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MX2007008588A - Agregados piroprocesados que comprenden cenizas del fondo del incinerador (iba) y materiales silicoaluminosos bajos en calcio y metodos para producir tales agregados. - Google Patents

Agregados piroprocesados que comprenden cenizas del fondo del incinerador (iba) y materiales silicoaluminosos bajos en calcio y metodos para producir tales agregados.

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MX2007008588A
MX2007008588A MX2007008588A MX2007008588A MX2007008588A MX 2007008588 A MX2007008588 A MX 2007008588A MX 2007008588 A MX2007008588 A MX 2007008588A MX 2007008588 A MX2007008588 A MX 2007008588A MX 2007008588 A MX2007008588 A MX 2007008588A
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MX
Mexico
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iba
aggregate
mixture
sintered
clay
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Application number
MX2007008588A
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Inventor
Sophia Bethani
Original Assignee
Alkemy Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Alkemy Ltd filed Critical Alkemy Ltd
Priority claimed from PCT/EP2006/000271 external-priority patent/WO2006074945A2/en
Publication of MX2007008588A publication Critical patent/MX2007008588A/es

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Abstract

La presente invencion se refiere a un metodo para producir un agregado, que comprende mezclas de IBA y un segundo material silicoaluminoso que tiene un contenido de calcio menor que el IBA. El metodo ademas comprende aglomerar la mezcla, tal como por formacion de pelotillas, y piroprocesar los aglomerados, tales como por sinterizacion o vitrificacion, para formar el agregado. El segundo material puede ser una arcilla, tal como bentonita o caolin, un residuo de mineria tal como residuos de corte de granito, residuos vitreos o cenizas de fondos de hornos, por ejemplo. La adicion del segundo material se ha encontrado por facilitar la produccion de agregados de peso normal y peso ligero. Un aglutinante plastico, tal como arcilla, puede ser agregado a la mezcla, tambien. Preferiblemente, el IBA o la mezcla de IBA y el segundo material, son molidos antes de la aglomeracion. Una agregado sinterizado de peso ligero que comprende IBA y el segundo material y un agregado que comprende IBA y el segundo material, tambien se describen.

Description

AGREGADOS PIROPROCESADOS QUE COMPRENDEN CENIZAS DEL FONDO DEL INCINERADOR (IBA) Y MATERIALES SILICOALUMINOSOS BAJOS EN CALCIO Y MÉTODOS PARA PRODUCIR TALES AGREGADOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Los productos piroprocesados y procesos del mismo, y, más particularmente, agregados piroprocesados que comprenden cenizas del fondo del incinerador a partir de incineradores de residuos sólidos municipales ("IBA"), y materiales silicoaluminosos bajos en calcio y procesos para elaborar tales agregados. Los productos pueden ser agregados de peso normal y peso ligero sinterizados o vitrificados, por ejemplo. Tales agregados pueden ser usados en concreto, mampostería o aislamiento, por ejemplo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los agregados, los cuales son ingredientes esenciales de concreto, pueden ser derivados de fuentes naturales con mínimo procesamiento o a partir de materiales que se originan naturalmente, que son tratados con calor. Los agregados también pueden ser sintéticos. Los agregados a partir de fuentes naturales, tales como canteros, fosas en la tierra y lecho de los rios, por ejemplo, están compuestos en general, de fragmentos de roca, grava, piedra y arena, los cuales pueden ser quebrados, lavados y clasificados para usar, como sea necesario. Los agregados de materiales naturales que pueden ser usados para formar agregados incluyen, arcilla, esquisto y pizarra, los cuales son piroprocesados, causando expansión del material. OPTIROC y LECA son ejemplos de agregados de arcilla expandidos comercialmente disponibles, por ejemplo. Los agregados sintéticos pueden comprender derivados industriales, los cuales pueden ser materiales residuales. LYTAG, por ejemplo, es un agregado sinterizado comercialmente disponible que comprende ceniza de combustible pulverizado ("PFA"), también conocida como ceniza volátil. La PFA es producida, por ejemplo, a partir de carbono en plantas de energía. Los agregados pueden ser de peso ligero o peso normal. Los agregados de peso ligero ("LWA"), tienen una densidad de partícula de menos de 2.0 g/m3 o una densidad de volumen suelto seco de menos de 1.1 g/m3, como se definen en la especificación C330 del ASTM. Los agregados de peso normal a partir de grava, arena y piedra quebrada, por ejemplo, en general tienen gravedades específicas de volumen desde aproximadamente 2.4 hasta aproximadamente 2.9 (ambas secadas en horno y secadas en superficie saturada) , y densidades de volumen de hasta aproximadamente 1.7 g/cm3.
Los LWA de alta calidad, tienen un núcleo cerámico sinterizado poroso de baja densidad pero fuerte de resistencia estructural uniforme y una capa de superficie relativamente impermeable, continua, densa, para inhibir la absorción de agua. Son físicamente estables, durables y ambientalmente inertes. Los LWA deben ser también casi esféricos, para mejorar las propiedades del concreto y proporcionar buena adherencia a la pasta de concreto. Los tamaños adecuados para incorporación en concreto están en un intervalo desde aproximadamente 4.75 mm hasta aproximadamente 25 mm, ó 2.36 mm hasta 9.5 mm para agregados gruesos, de conformidad con la Especificación C330 del ASTM. Agregados finos, más pequeños, los cuales son un derivado de la producción de LWA, pueden también ser usados, para reemplazar arena en concreto, por ejemplo. Para uso en concreto, el LWA debe tener una resistencia a la trituración suficiente y resistencia a la fragmentación, de manera que el concreto resultante tenga una resistencia mayor de 10 MPa y una densidad seca en un intervalo desde aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 2.0 g/cm3. El concreto que contiene LWA ("concreto de LWA"), puede también tener una densidad tan baja como aproximadamente 300 kg/m3. Mientras el concreto de LWA puede ser 20-30% más ligero que el concreto convencional, puede ser solo tan fuerte. Aún cuando no es tan fuerte como el concreto convencional, el concreto de LWA puede tener cargas muertas estructurales reducidas que permiten el uso de secciones transversales más estrechas, distancias más largas y refuerzos reducidos en estructuras. El peso más bajo del concreto LWA, facilita el manejo y reduce costos de transporte, equipo y mano de obra. El concreto de LWA puede ser particularmente útil en losas de construcción en construcciones de alta elevación y en puentes de arco de concreto, por ejemplo. El concreto de LWA puede también tener propiedades aislantes mejoradas, funcionamiento de congelación-descongelación, resistencia al fuego, y reducción de sonido. El LWA también puede ser usado en la construcción de otras estructuras, en carreteras y rellenadores de suelo por ejemplo. Los canteros son la fuente más grande de agregados por volumen en la mayoría de los países. Debido a muchas ventajas de los LWA, la extracción de agregado es complicada por declaraciones ambientales y legales, disponibilidad y transportación y otros costos por ejemplo. El desecho de residuos es otra área que presenta declaraciones legales y ambientales significantes. Debido al agotamiento de sitios de descarga disponibles, las dificultadas en adquirir nuevos sitios, los efectos ambientales adversos y los costos de vertido de residuos, desechos de materiales residuales, han sido un problema significante por muchos años. Por ejemplo, las cenizas del fondo del incinerador ("IBA") , las cuales son una corriente de cenizas pesadas generadas de incineración de desechos sólidos municipales ("MSW"), es un desecho significante en términos de volumen. La IBA cuenta por aproximadamente 75% hasta aproximadamente 80% del peso total de los residuos de incinerador de MSW. La IBA comprende una mezcla heterogénea de escoria, vidrio, cerámica, metales ferrosos y no ferrosos, minerales, otras materias no combustibles y orgánicas no quemadas. Las cantidades considerables de IBA producida presente, significan problemas de desechos. Cuando se descargan, los metales pesados pueden lixiviar del IBA en la tierra y recursos subterráneos. La IBA es actualmente usada en su forma pura (sin tratamiento de calor) en la construcción de rellenos y embalses, base de pavimento y cursos de sub-base de caminos, estabilización de suelo, cubiertas de descargas, en ladrillos, bloques y piedras de pavimento, y como rellenadores en aplicaciones particulares. Aunque se considera un desecho relativamente inerte, la lixiviación de metales pesados en estas aplicaciones es posible. El concreto que contiene IBA es más débil que el concreto que incorpora LYTAG, por ejemplo. La IBA puede también reaccionar químicamente con el cemento, conduciendo a expansión y fisuración. Los volúmenes significantes de desechos también se producen por plantas de energía que generan electricidad, principalmente en la forma de material particulado de grano fino en gases de chimeneas a partir de los hornos de plantas de energía, lo cual es referido como cenizas de combustible pulverizado ("PFA") . La PFA cuenta por 70 a 80% de la ceniza de carbón producida. Como se mencionó anteriormente, los LWA sinterizados que comprenden PFA, son comercialmente disponibles bajo el nombre comercial LYTAG. El ASTM C 618, define dos clases principales de PFA, en base a su composición química, Clase F y Clase C. La clase F de PFA, la cual comprende material silíceo y algunas veces aluminoso, es normalmente producida a partir de quema de antracita y carbón bituminoso y tiene poco o ningún valor cementoso. La PFA Clase C, la cual es normalmente producida de la quema de carbón bituminoso y lignita, usualmente contiene cantidad significante de hidróxido de calcio (CaOH) o cal (CaO) . La PFA Clase C, tiene algunas propiedades cementosas. La principal de PFA producida es actualmente disponible en vertederos a un costo mayor y riesgo de escape de metales pesados que podrían contaminar los acuíferos subterráneos. Además de la PFA, las plantas de energía producen cenizas del fondo del horno ("FBA"), las cuales son un material de ceniza gruesa, más pesado, que caen a través del fondo del horno. La FBA es clasificada como ceniza del fondo seca o húmeda, dependiendo del tipo de calentador usado. Aunque tanto los derivados de combustión de carbón tienen propiedades que los hacen deseables para uso en un intervalo de aplicaciones, más del 70% de la ceniza de carbono no es utilizada. La mayoría de esta está es dispuesta de los vertederos. La FBA es actualmente usada en su forma pura como un agregado en unidades de mampostería de concreto de peso ligero, como material de alimentación puro en cemento Portland, como una base de caminos y agregados de sub-base, como un material de relleno estructural (tal como embalses y paredes de retención) , y como un agregado fino en pavimentación de asfalto. La industria minera produce cantidades significantes de desechos en la forma de polvo, fangos y material quebrado de diferentes tamaños, generados durante las operaciones de lavado y trituración. Aproximadamente 75 por ciento de estos residuos contienen varios tipos de piedras blandas, tales como mármol, china y travertino. El resto de los residuos contienen piedras duras tales como granito . Los aserraderos de granito y las máquinas de corte de granito usadas en la minería de granito, por ejemplo, el cual es uno de los sectores de minería más importante, genera una gran cantidad de residuos de desechos de granito en la forma de polvo o lodos de los procesos de corte y lavado. Tales desechos necesitan ser tratados antes de la descarga en vertederos o laguna para prevenir la contaminación de la tierra o acuíferos de aguas subterráneas. El granito comprende sílice y alúmina. El vidrio de desecho, el cual se remueve de la corriente de MSW, es otro producto de desecho. El vidrio de desecho ha sido usado en construcción de carreteras como sustitutos de agregados en pavimentación de asfalto y como una base granular o material de relleno. El vidrio de desecho varían en tamaños desde entre aproximadamente 25 mm hasta aproximadamente 100 mm. La Patente Estadounidense No. 4,120,735 por Smith, describe un método para producir un ladrillo o unidad de construcción similarmente incendiada, tal como una loza tipo cerámica o tubo vitrificado, que comprende mezclar al menos, 50% en peso de residuo no ferroso inorgánico, a partir de incineradores municipales (lo cual en general, se refiere a cenizas de fondo del incinerador) con cenizas volátil de carbón y un aglutinante, tal como silicato de sodio. La mezcla es formada y después incendiada en tres etapas. Primero, la mezcla es calentada a 180°C por una hora, para asegurar que la humedad en la mezcla se evapore. Después, la mezcla es calentada en incrementos de 65°C/minuto hasta 550°C y se mantiene durante la noche, para que mar el carbón. Entonces, la mezcla es incendiada a temperaturas desde aproximadamente 1,700 F (926 C) , hasta aproximadamente 2,000°F (1,093°C), para formar el ladrillo. Smith enfatiza que la adición del residuo incinerador a la ceniza volátil de carbono, disminuye la temperatura de encendido comparada con un ladrillo de ceniza volátil de carbono. Smith declara que el residuo incinerador, en lugar de la ceniza volátil, fusiona para producir enlace en enfriamiento. La fusión considerable se dice, toma lugar entre 1,700°F (926°C) y 1,750°C (954°C). Smith también reporta mejores propiedades del ladrillo, como la proporción de incremento de residuos incineradores . Una composición preferida es por lo tanto, 50% a 60% de resido incinerador, 1% a 4% de aglutinante, y el resto de ceniza volátil de carbono. Basados en la temperatura de encendido baja, se cree que tal residuo incinerador comprende predominantemente vidrio y posiblemente, ceniza volátil incineradora. Debido a las resistencias reportadas, se cree también, que Smith produce un ladrillo vitrificado, con una ase amorfa, vitrea grande. El ladrillo tiene alta resistencia y baja porosidad, como los componentes vitreos fusionados del residuo incinerador llenan la mayoría de los poros . Los límites económicos y riesgos de la disposición de residuos, hace ventajoso desarrollar técnicas alternativas para convertir desechos en productos generadores de ingreso, los cuales podría también reducir la demanda de materiales no renovables, menos accesibles.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN La producción de agregados sintéticos de cenizas de fondo del incinerador, de incineradores de desechos sólidos municipales ("IBA") , podría evitar o mitigar algunos o todos los problemas asociados con la disposición de residuos de IBA y garantizar materiales puros agregados. Sin embargo, se ha encontrado que la IBA puede ser difícil piroprocesar en un producto que tiene características deseadas, debido a que sinteriza y densifica rápidamente. La IBA contiene altas concentraciones de minerales que contienen calcio, tales como óxidos de calcio, carbonatos y sulfatos, así también como óxidos de potasio y sodio y sulfatos. Estos minerales actúan como "flujos". Se cree que estos flujos disminuyen el punto de fusión de los compuestos restantes en la IBA, causando sinterización y densificación a temperaturas inferiores que si estuvieran presentes cantidades menores de los flujos. Además, la composición de IBA es muy variable, haciendo su comportamiento de piroprocesamiento impredecible. La variabilidad en la composición IBA, puede ser debido a varios factores, tales como los procedimientos de incineración y variabilidad en los desechos recibidos y procesados por el incinerador MSW. Los desechos recibidos pueden variar basados en el tiempo del año y la ubicación geográfica en donde son generados los desechos. De conformidad con una modalidad de la invención, se describe un método para producir un agregado que comprende, mezclar cenizas del fondo del incinerador ("IBA") , a partir de un incinerador de desecho sólido municipal y un segundo material silicoaluminoso, que tiene menos calcio que la IBA. El método además comprende aglomerar la mezcla para formar un aglomerado y piroprocesar el aglomerado para formar un agregado. El segundo material puede comprender arcilla, esquisto, pizarra, desechos de minería, vidrios de desecho y/o cenizas del fondo del horno. La arcilla puede comprender bentonita y/o caolín, por ejemplo. El desecho de minería puede comprender residuos de cortes de granito por ej emplo . El método puede además, comprender moler la IBA, preferiblemente por molienda húmeda antes del mezclado. La mezcla de IBA y el segundo material, pueden también ser molidos, tales como por molido en húmedo, antes de la aglomeración. La aglomeración puede comprender formación de pelotillas. Después de la molienda húmeda, el agua puede ser removida y usada durante la formación de pelotillas y/o apagado del agregado piroprocesado . El aglomerado puede tener un diámetro desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 40 mm por ejemplo. El método puede además, comprender moler en húmedo la IBA, separar el vidrio de desecho de la IBA molida en húmedo, moler el vidrio de desecho y mezclar el vidrio de desecho molido con la IVA molida en húmedo. El método puede además, comprender revestir los aglomerados con un polvo inorgánico. El polvo inorgánico puede ser PFA, arcilla, esquistos y/o pizarra, por ejemplo. Un aglutinante plástico, tal como arcilla, puede también ser agregado a la mezcla de IBA y el segundo material. Como se usa en este documento, el término "algutinante plástico", se refiere a un material aglutinante que tiene un índice de plasticidad elevado. Un aglutinante de arcilla puede comprender desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 20% en peso seco del peso de la mezcla de la IBA, el segundo material, y el aglutinante de arcilla. El aglutinante de arcilla puede comprender bentonina y/o caolín, por ejemplo. Los aglomerados son preferiblemente piroprocesados en un horno rotatorio. El agregado puede ser piroprocesado en un agregado de peso ligero o un agregado de peso normal. Los agregados pueden ser piroprocesados de un agregado sinterizado o vitrificado. La IBA y el segundo material, pueden ser mezclados con un material orgánico, tal como desecho de carbono activado, para incrementar la porosidad del agregado. El material orgánico puede comprender hasta 30% en peso seco de la mezcla de la IBA y el segundo material, por ejemplo. El método puede además, comprender controlar propiedades seleccionadas del agregado, tales como densidad y absorción de agua, basados al menos, en parte, de una proporción de la IBA al segundo material y la temperatura de piroprocesamiento. El método puede además, comprender controlar las propiedades seleccionadas del agregado, tales como densidad, basado, al menos en parte, de la adición del material orgánico. El método puede además, comprender mezclar desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 95% de IBA por peso seco de la mezcla, desde aproximadamente 95% hasta aproximadamente 5% del segundo material en peso seco de la mezcla. Preferiblemente, aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% de IBA por peso seco de la mezcla, se mezcla con aproximadamente 70% hasta aproximadamente 30% del segundo material en peso seco de la mezcla. Más preferiblemente, aproximadamente 30% hasta aproximadamente 50% de IBA por peso seco de la mezcla, se mezclan con aproximadamente 70% hasta aproximadamente 50% del segundo material de PFA por peso seco de la mezcla. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un método para producir un agregado de peso ligero sinterizado que comprende, preparar una mezcla que comprende IBA y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que el IBA, aglomerar la mezcla para formar un aglomerado y sinterizar el aglomerado. El segundo material silicoaluminoso, puede comprender los mismos materiales discutidos en la modalidad anterior. El método puede además, comprender sinterizar el aglomerado para formar un agregado que tiene una densidad relativa de menos de aproximadamente 2.0 g/cm3. El agregado de peso ligero puede tener una absorción de agua de menos de aproximadamente 40% de peso seco. El aglomerado es preferiblemente sinterizado en un horno rotatorio. El aglomerado puede tener un diámetro desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 40 mm. El método puede además, comprender mezclar una proporción predeterminada de IBA con el segundo material y sinterizar el aglomerado a una temperatura basado al menos, en parte, en la proporción predeterminada, para formar un agregado de peso ligero que tiene una densidad predeterminada. Se prefiere mezclar aproximadamente 40% de IBA por peso seco de la mezcla, con aproximadamente 60% del segundo material por peso seco de la mezcla. Esta modalidad puede incluir mezclas en las proporciones descritas anteriormente también. El método puede además, comprender moler la IBA, tal como por molido en húmedo. El método puede además, comprender piroprocesar la mezcla a una temperatura en un intervalo desde aproximadamente 1,050°C hasta aproximadamente 1,240°C. De conformidad con otra modalidad de la invención, se forma un agregado sinterizado de peso ligero, por un proceso que comprende, mezclar la IBA, un material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA, y un aglutinante de arcilla, aglomerar la mezcla para formar un aglomerado y sinterizar el aglomerado. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un aglomerado sinterizado de peso ligero que comprende, IBA y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA. Una mezcla de la IBA y el segundo material, son sinterizados a una temperatura para formar el agregado de peso ligero sinterizado. El segundo material silicoaluminoso, puede comprender los mismos materiales discutidos en las modalidades anteriores. La IBA, puede comprender desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 95% en peso seco de la mezcla y el segundo material puede comprender desde aproximadamente 95% hasta aproximadamente 5% en peso seco de la mezcla. Preferiblemente, la IBA comprende desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% en peso seco de la mezcla y el segundo material comprende, desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 30% en peso seco de la mezcla. Más preferiblemente, la IBA comprende desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 50% en peso seco de la mezcla y el segundo material comprende desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 50% en peso seco de la mezcla. Más preferiblemente, la IBA comprende desde aproximadamente 40% en peso seco de la mezcla y el segundo material comprende aproximadamente 60% en peso seco de la mezcla. El agregado sinterizado de peso ligero de esta modalidad, puede tener una absorción de agua de menos de aproximadamente 40%. El agregado sinterizado de peso ligero puede también comprender un aglutinante de plástico, tal como arcilla. El aglutinante de arcilla puede comprender desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 20% en peso seco de la mezcla. El agregado puede tener un diámetro desde aproximadamente 2 mm hasta aproximadamente 30 mm. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un agregado que comprende, IBA y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA. El agregado puede comprender una pelotilla piroprocesada que comprende, una mezcla de la IBA y el segundo material. La pelotilla piroprocesada puede tener un diámetro desde aproximadamente 2 mm hasta aproximadamente 30 mm. La pelotilla puede ser sinterizada o vitrificada. El agregado puede ser de peso ligero o peso normal. El segundo material silicoaluminoso puede comprender los mismos materiales discutidos en la modalidad anterior. El agregado puede también comprender un aglutinante plástico. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un agregado que comprende IBA y arcilla, esquistos, y/o pizarra. La arcilla puede comprender bentonita y/o caolín. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un agregado que comprende IBA, desechos de minería y un aglutinante plástico. Los desechos de minería pueden comprender residuos de cortes de granito. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un agregado que comprende, IBA, vidrio de desecho y un aglutinante plástico. De conformidad con otra modalidad de la invención, se describe un agregado que comprende IBA, ceniza del fondo del horno, y un aglutinante plástico. Modalidades de la invención pueden proporcionar beneficios económicos y ambientales sustanciales, reduciendo la dependencia de IBA y los materiales de desecho silicoaluminosos, así como también, desechos de carbono activado, en disposición de vertederos y proporcionar una alternativa a la supresión de los recursos naturales en la investigación para materiales puros agregados .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de piroprocesamiento (°C) para IBA y mezclas de IBA y bentonita, de conformidad con una modalidad de la invención; La Figura 2 es una sección transversal esquemática de un ejemplo de un aglomerado producido de conformidad con los procesos de la invención; La Figura 3 es una vista en sección transversal esquemática, de un ejemplo de un agregado sinterizado, de conformidad con las modalidades de la invención; La Figura 4 es una sección transversal esquemática de un ejemplo de un agregado vitrificado, de conformidad con modalidades de la invención; La Figura 5 es un ejemplo de un método para producir agregados, de conformidad con una modalidad de la invención; La Figura 6 es una fotografía de un ejemplo de agregados sinterizados, de conformidad con modalidades de la invención; La Figura 7 es un ejemplo de otro método para producir agregados, de conformidad con otra modalidad de la invención; La Figura 8 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de piroprocesamiento (°C) para IBA y mezclas de IBA y vidrio de desecho, de conformidad con una modalidad de la invención; La Figura 9 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de piroprocesamiento (°C) para IBA y mezclas de IBA y residuos de cortes de granito, de conformidad con una modalidad de la invención; La Figura 10 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de piroprocesamiento (°C) para IBA y mezclas de IBA y caolín, de conformidad con una modalidad de la invención; La Figura 11 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de piroprocesamiento (°C) para IBA y mezclas de IBA y esquistos, de conformidad con una modalidad de la invención; y La Figura 12 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de piroprocesamiento (°C) para IBA y mezclas de IBA y esquistos, de conformidad con una modalidad de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El comportamiento de un material cuando se calienta, es principalmente dependiente de su composición, tamaño de grano y distribución de minerales. Los productos sinterizados adecuados, pueden obtenerse solamente si existe una buena proporción entre los minerales refractarios y de flujo, de manera que proporciona una densificación controlada con la temperatura de piroprocesamiento. Los minerales de flujo disminuyen el punto de fusión de los componentes restantes en un material. Una cantidad elevada de calcio magnesio de metales alcalinotérreos, así como también, potasio y sodio de metales alcalinos, en la forma de óxidos, carbonatos o sulfatos, presentes en un material, resultan en una fracción correspondientemente inferior de la red vitrea que forma el elemento de silicio. Estos proporcionan una acción "fluidificante" a los compuestos restantes, promoviendo sinterización y fusión en la temperatura del punto eutéctico más bajo de los componentes en la mezcla. La IBA, la cual se usa en la producción de agregados piroprocesados en modalidades de la presente invención, contienen cantidades elevadas de óxidos y carbonatos de calcio, así como también cantidades inferiores de óxidos o sulfatos de sodio y potasio. La sinterización y vitrificación por lo tanto, toma lugar a temperaturas más bajas que aquellas para minerales refractarios. Además, los flujos, los cuales tienen baja viscosidad y alta movilidad, asisten en la formación de un producto sinterizado o vitrificado dependiendo de las temperaturas involucradas, por sinterización de fase líquida. Se ha encontrado que la IBA exhibe rápida sinterización y densificación debido a la presencia de altas concentraciones de estos flujos. De conformidad con modalidades de la invención, ciertos materiales silicoaluminosos que tienen un contenido de calcio menor que aquel de IBA; son mezclados con IBA para mejorar el comportamiento de densificación de IBA con temperaturas. Esto se ha encontrado por proporcionar mejor control sobre los procesos de producción de agregados . Un tipo de material silicoaluminoso que puede ser usado es arcilla. Un ejemplo de una arcilla que puede ser usada es bentonina, la cual es un silicato de magnesio-aluminio. Otro ejemplo de una arcilla que puede ser usada es caolín, la cual es un aluminato de sílice deshidratado. El esquisto, el cual es una roca sedimentaria formada por compresión de arcilla, barro o lodos, es un ejemplo relacionado de un material silicoaluminoso que puede ser usado. El esquisto, el cual es una roca sedimentaria homogénea compuesta de arcilla o ceniza volcánica, es otro ejemplo relacionado de un material silicoaluminoso que puede ser usado. Otros materiales silicoaluminosos que pueden ser usados incluyen, materiales residuales tales como desechos de minería, vidrios de desecho y cenizas del fondo del horno ("FBA") . Los desechos de minería incluyen residuos de cortes de granito. La FBA es el material de ceniza gruesa, más pesada que cae a través del fondo del horno en plantas de energía que queman carbono. Tiene la misma composición como la PFA. La Figura 1 es una gráfica de densidad (g/cm3) contra la temperatura de procesamiento (°C) para agregados que comprenden IBA, y agregados que comprenden mezclas de IBA y bentonita, sobre un intervalo desde aproximadamente 1,060°C hasta aproximadamente 1,220°C. La Curva A, que corresponde a 100°C de IBA, muestra que conforme la temperatura se incrementa desde aproximadamente 1,060°C hasta aproximadamente 1,100°C, de incremento de densidad de bajo de aproximadamente 1.3 g/cm3 hasta una densidad máxima de aproximadamente 2.6 g/cm3. Conforme la temperatura incrementa desde 1,100°C hasta 1,120°C, la densidad disminuye desde la densidad máxima de aproximadamente 2.6 g/cm3 hasta aproximadamente 1.6 g/cm3. Los agregados con densidades de 2.0 g/cm3 y por debajo, son referidos como agregados de peso ligero, mientras los agregados con densidades arriba de 2.0 g/cm3, son referidos como agregados de peso normal. La densidad incrementa con la temperatura desde 1,060° hasta 1,100°C, debido a que en este intervalo de temperatura, como el producto sinteriza, los agentes fluidificantes en la IBA fusionan para formar una fase líquida que llena los poros entre partículas en la IBA por acción capilar. La densidad incrementa conforme los poros son llenados y el volumen de la muestra disminuye. Además, partículas más pequeñas en la fase líquida, se difunden hacia las partículas más grandes. Los materiales fundidos forman un esqueleto o matriz amorfa, vitrea, rígida después del endurecimiento. Como la temperatura de procesamiento se incrementa, más de los compuestos en la IBA se fusionan, eliminando sustancialmente todos los poros y formando una matriz más sólida cristalina, vitrea. En la temperatura de máxima densificación, esencialmente todos los poros son llenados y el producto es vitrificado. La densidad disminuye con la temperatura desde 1,100°C hasta 1,120°C, debido a que el incremento de temperatura además resulta en fusión y dilatación de la muestra. La dilatación causada por el atrapamiento de gases en la fase líquida fusionada, resulta de la volatilización de ciertos componentes de la muestra. Los gases atrapados forman poros. Como se muestra en la Figura 1, la IBA sinteriza rápidamente sobre un intervalo de temperatura muy estrecho. Por ejemplo, para producir un agregado de peso ligero sinterizado que comprende 100% de IBA que tiene una densidad en un intervalo desde aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 1.8 g/cm3, la temperatura de sinterización debe estar dentro de un intervalo de 1,070°C- 1,080°C, el cual es solamente 10°C de amplio. Además, las variaciones en la composición de una muestra dada de IBA, causan variaciones significantes en el comportamiento de diferentes muestras de IBA durante el calentamiento. La proporción entre la temperatura y densidad de diferentes muestras de IBA, puede por lo tanto, variar ampliamente. Consecuentemente, es muy difícil lograr un producto terminal IBA que tiene características deseadas de densidad, porosidad, absorción de agua, etc. La incapacidad para controlar el comportamiento de densificación de IBA con temperatura, es un obstáculo significante en la producción de agregados de propiedades requeridas en producción a gran escala. Los materiales silicoaluminosos bajos en calcio ("SAMS"), usados en modalidades de la invención, comprenden minerales más refractarios, tales como sílice y alúmina, y menos agentes fluidificantes, tales como óxidos de calcio, magnesio, potasio y magnesio, que IBA. La IBA usada en los Ejemplos abajo, comprende aproximadamente 42% de sílice (Si02) , 11% de alúmina (A1203) , y óxido de calcio al 20% (CaO) . Las arcillas SAM naturales (bentonita y caolín, por ejemplo), esquistos y pizarra, comprenden desde aproximadamente 48% hasta 58% de sílice (Si02), desde aproximadamente 18% hasta aproximadamente 29% de alúmina (A1203) , y menos de aproximadamente 3% de óxido de calcio (CaO) . Los residuos de corte de granito, los cuales son un ejemplo de un residuo de minería que puede ser usado en modalidades de la presente invención, comprenden aproximadamente 65% de sílice (Si02), aproximadamente 15% de alúmina (A1203) y aproximadamente 2.6% de óxido de calcio (CaO) . Los componentes adicionales de estos SAM bajos en calcio, se describen en los Ejemplos abajo. El vidrio de residuo comprende aproximadamente 72% de sílice (Si02), aproximadamente 2% de alúmina (A1203) y aproximadamente 9% de óxido de calcio (CaO) . El vidrio de desecho también comprende aproximadamente 12% de óxido de sodio (Na20) , el cual también comprende un compuesto fluidificante. La ceniza del fondo del horno, la cual tiene la misma composición como la ceniza de combustible pulverizada, de la combustión de carbón ("PFA") , comprende aproximadamente 52% de sílice (Si02) , aproximadamente 26% de alúmina (Al203) y aproximadamente 2% de óxido de calcio (CaO) . Los otros agentes fluidificantes en estos SAM bajos en calcio, tienen concentraciones bajas similares como en la IBA. Mezclar IBA con SAM bajo en calcio en proporciones específicas, cambia la composición química y mineralogía de la mezcla, modificando el comportamiento de sinterización rápido del IBA en una manera predecible. Esto resulta en un intervalo de temperatura más amplio y sinterización más gradual entre el ablandamiento, sinterización y fusión de las muestras. Por ejemplo, agregar bentonita a IBA, reduce la cantidad de minerales fluidificantes presentes en la mezcla, comparados con un 100% de IBA, mientras se incrementa el contenido de minerales refractarios, tales como cuarzo y caolinita. Puesto que los minerales refractarios tales como cuarzo y caolinita tienen puntos de fusión superiores que los agentes fluidificantes, las mezclas sinterizan y fusionan a temperaturas superiores. Como se muestra en la Figura 1, en una mezcla de IBA/bentonita al 60%/40%, por ejemplo, para producir un agregado de peso ligero sinterizado que tiene una densidad desde aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 1.8 g/cm3, la temperatura de sinterización puede estar dentro de un intervalo de aproximadamente 20°C (desde aproximadamente 1,08°C hasta aproximadamente 1,105°C). En una mezcla de IBA/bentonita al 40%/60%, se pueden lograr densidades similares a una temperatura dentro de un intervalo de 50°C desde aproximadamente 1,080°C hasta aproximadamente 1,130°C. Además, incrementar la concentración de bentonita a 60%, retarda la sinterización conforme la densidad máxima se alcanza a aproximadamente 1,180°C (contrario a 1,100°C para 100% de IBA y 1,130°C para IBA/bentonita a 60%/40%). Se espera que incrementos adicionales en bentonita a 80% y superiores, podrá resultar en agregados de peso ligero que tienen densidades desde aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 1.8 g/cm3 sobre un intervalo de temperatura más amplio que la mezcla de IBA/bentonita al 40%/60%. Los intervalos de temperatura más amplios, facilitan la producción de agregados de densidad deseada y otras propiedades, debido a variaciones en la composición de IBA. La Figura 1 se basa en los resultados del Ejemplo 3 abajo. Se ha encontrado también, que los efectos de variaciones en composiciones de IBA sobre las características de los agregados resultantes, pueden además, ser mitigados moliendo en húmedo la IBA. La molienda húmeda se ha encontrado por reducir la heterogenicidad del material y produce más suspensiones homogéneas que son más adecuadas para procesamiento adiciona, que otras técnicas comúnmente usadas. En un método de conformidad con una modalidad de la invención, se forma un agregado mezclando cantidades predeterminadas de IBA y un material silicoaluminoso bajo en calcio ("SAM") , aglomerando la mezcla; y piroprocesar el aglomerado a una temperatura seleccionada. El SAM bajo en calcio, tiene menos calcio que la IBA. La temperatura puede ser seleccionada basada, al menos en parte, en la proporción de IBA al SAM, y la densidad deseada y otras propiedades del agregado, tal como absorción de agua y/o resistencia, basada en datos tales como aquellos gráficamente representados en la Figura 1. Se prefiere una temperatura que causará sinterización. La IBA puede ser molida antes de la sinterización, para proporcionar un tamaño de partícula fino, para distribución. Preferiblemente, el SAM es también molida, excepto para bentonita y caolín, la cual ya tiene una distribución de tamaño de partícula fino. La IBA y SAM, pueden ser molidos juntos. Se prefiere el molido húmedo. La mezcla es también preferiblemente aglomerada antes de la sinterización, para crear aglomerados que tienen un tamaño deseado y configuración para formar el agregado sinterizado 20. La formación de pelotillas es un método de aglomeración preferido. La Figura 2 es un ejemplo de un aglomerado 10 que comprende partículas SAM 12, tales como vidrio de desecho, arcilla (bentonita, caolín) , esquisto, pizarra, residuos de cortes de granito, y partículas de IBA, FBA 14 y poros 16, los cuales pueden ser piroprocesados, por ejemplo, para formar un agregado de conformidad con una modalidad de la presente invención. Las partículas 18 de un aglutinante plástico opcional, tal como un aglutinante de arcilla, también pueden ser incluidas, para mejorar el enlace físico de las partículas SAM 12 y las partículas IBA 14 y mejorar la integridad del aglomerado 10. Durante el piroprocesamiento, los compuestos fluidificantes, tales como óxido de calcio, óxido de sodio y otros compuestos con puntos de fusión por debajo de la temperatura de procesamiento en las partículas de grano original de IBA 14 y partículas SAM 12, fusiona y fluyen en los poros 16, como se discute anteriormente. Si las partículas de SAM 12 son vidrios de desecho, los cuales son un sólido no cristalino, ocurre la densificación por fusión de las partículas de vidrio ablandadas por sinterización viscosa a temperaturas las cuales son en general, mucho muy inferiores que las temperaturas de fusión de otras partículas SAM, cristalinas, tales como residuos de cortes de granito, arcilla, esquisto, pizarra y cenizas del fondo del horno. La Figura 3 es una vista en sección transversal esquemática de un ejemplo de un agregado 20 que resulta de sinterizar el aglomerado 10, de conformidad con una modalidad de la invención. El agregado 20 comprende una mezcla de IBA, SAM y opcionalmente algutinante plástico. En este ejemplo, el aglomerado 10 es sinterizado a una temperatura desde aproximadamente 1,060°C hasta aproximadamente 1,220°C, dependiendo de la proporción de IBA a SAM y la densidad deseada y/o otras características. El agregado sinterizado 20 comprende una pluralidad de granos 22 unidos entre sí, a través de una matriz parcialmente cristalizada o parcialmente vitrea 24, que resulta de la fusión y/o la cristalización de los componentes. Los granos 22 pueden comprender sílice, alúmina y otros minerales, con puntos de fusión arriba de la temperatura de procesamiento. Los granos 22 completamente o parcialmente cristalizan durante la sinterización, proporcionando un enlace adicional entre los granos 22. El agregado 20 puede tener una capa de superficie relativamente impermeable, continua, densa 26, que resulta del revestimiento opcional de los aglomerados 10 con PFA u otro material inorgánico, como se discute además posteriormente. Los poros internos 28, los cuales pueden ser similares a canales, y poros de superficie menor 28a, los cuales pueden ser microscópicos, también están presentes. Los poros de superficie pueden conectarse con los poros internos, permitiendo al agregado 20, absorber agua. El grado de absorción de agua es indicativo del volumen y conectividad de los poros. La Figura 4 es una vista en sección transversal esquemática, de un ejemplo de un agregado vitrificado 30, de conformidad con otra modalidad de la invención, el cual comprende algunos granos 22 y una matriz grande 24. La vitrificación resulta del piroprocesamiento del aglomerado 10 a o por debajo de la temperatura de densificación máxima para las proporciones particulares de IBA a SAM, en donde la mayoría de los componentes del aglomerado se fusionan. Los agregados de bajo peso altamente porosos ("LWA"), que tienen densidades tan bajas como aproximadamente 1.2 g/cm3 y absorciones de agua arriba de aproximadamente 40%, con resistencias muy bajas, así también como LWA bien sinterizados, muy fuertes, con densidades hasta 2.0 g/cm3, pueden ser elaborados de conformidad con las modalidades de la invención. Los agregados de peso normal, con densidades mayores de 2.0 g/cm3 y hasta aproximadamente 2.6 g/cm3, y absorciones de agua cercanas a cero, también pueden ser elaboradas de conformidad con modalidades de la invención. La producción de agregado con IBA y SAM de conformidad con las modalidades de la invención, presentan una aplicación de reutilización ventajosa. En donde la aplicación propuesta requiere un agregado de densidad inferior (menos de aproximadamente 1.3 g/cm3) , con una microestructura de alta porosidad dentro de una matriz 24, se puede introducir un material orgánico en la mezcla IBA/SAM. El material orgánico puede ser un material orgánico residual, tal como un residuo de carbono activado ("ACW") o cualquier residuo de fuentes agrícolas, forestales o industriales, que tienen alto contenido de carbón. El carbón activado resulta de la combustión controlada de material carbonáceo, tal como madera, carbón o petate. Se usa como un filtro en el tratamiento de aguas para absorber contaminantes. El residuo de carbono activado es el carbono activado consumido después que se ha usado. El almidón también se puede usar. El material orgánico quemado durante el encendido, incrementa la porosidad de los agregados resultantes y disminuye sus densidades. Los agregados de peso ligero con densidades tan bajas como 0.5 g/cm3, pueden ser producidos agregando desechos orgánicos. La producción de agregados con IBA, SAM y ACW, presentan una ventaja adicional de aplicación de reutilización por al menos, dos productos de desecho. Si el SAM también es un producto de desecho (vidrio de desecho, residuo de corte de granito, ceniza del fondo del horno), entonces, se pueden reutilizar tres materiales de desecho. La Figura 5 es un ejemplo de un método 100 de manufacturación de agregados de conformidad con una modalidad de la invención. La IBA se agrega a un barril de un molino de bolas en la Etapa 105 y es molido con agua, en la Etapa 110. Se usa molienda para reducir la distribución de tamaño de partícula del IBA a una distribución que es fina, para mejorar el piroprocesamiento. Los polvos con distribuciones de tamaño de partículas finas tienen características ventajosas, debido a que la proporción de área de superficie elevada a volumen incrementa la difusión de partículas pequeñas a través de la fase líquida a las partículas más grandes y debido a que los polvos son mejor distribuidos a través del agregado, con buenas densidades de empacado. Las partículas resultantes preferiblemente tienen un tamaño de partícula medio de aproximadamente 45 micrones y menos, por ejemplo. Se prefiere la molienda en húmedo debido a que se ha encontrado por proporcionar distribución de tamaño de partícula más uniforme. Además, los líquidos usados en el proceso de molienda en húmedo, tienden a romper los aglomerados y reducir el soldado de partículas en polvo. Alternativamente, por ejemplo, la IBA puede ser molida en seco en un molino de martillo. La molienda en húmedo puede tomar lugar en contenedores cilindricos en movimiento cerrados, por ejemplo, en donde el medio de trituración esférico, tal como esferas de aluminio en un medio líquido, tal como agua o alcohol, aplican suficiente fuerza para romper las partículas suspendidas en el medio. El movimiento puede ser impertido al medio de trituración por oscilación, vibración, rotación planetaria y/o agitación. Las variables más importantes que controlan la distribución de tamaño de partícula en polvo, son la velocidad de molienda (rpm) , el tiempo de molienda, la cantidad de medio de trituración, la cantidad de líquido y el tamaño de partícula inicial del material puro. Aproximadamente dos veces tanto líquido (en peso) como IBA (en peso), es preferiblemente proporcionado. El medio de molienda puede ser esferas de aluminio que tienen un peso total de aproximadamente cuatro a cinco veces aquella de la IBA. Para resultados eficientes, el contenedor debe ser al menos, llenado a la mitad con el medio de trituración. Las esferas de acero pueden ser usadas en lugar de aluminio. Las esferas preferiblemente tienen un diámetro menor, tal como de aproximadamente 0.5 pulgadas (12.7 mm) hasta aproximadamente 5/8 pulgadas (15.9 mm) . La molienda puede tomar lugar por aproximadamente 8 horas, por ejemplo. La IBA molida en húmedo se separa para remover partículas grandes a través de un tamiz, por ejemplo, en la Etapa 115. La presencia de partículas grandes puede interferir con la formación de pelotillas homogéneas. La separación puede tomar lugar en múltiples etapas. En un ejemplo, la IBA puede ser mecánicamente sacudida en series sobre tamices de malla de acero inoxidables de estándar ASTM que tienen aperturas de 3.35 mm, 1.70 mm, 355 micrones y 150 micrones. La fracción IBA más fina que tiene tamaño de partículas menos de 355 micrones, es además procesada. La fracción más fina de la Etapa 120 es desaguada, en la Etapa 125. Preferiblemente, toda el agua libre es removida. El agua removida es referida como el efluente, el cual puede ser usado en la Etapa 150 de formación de pelotillas y/o la Etapa 165 de apagado, las cuales son discutidas además posteriormente, o desechadas. Se ha encontrado que mientras la sales de sodio y potasio son lixiviadas en el efluente, los metales pesados no. El agua es por lo tanto, segura de usar para desechar. Se cree que los metales pesados presentes en la IBA no son lixiviados debido a que se unen en carbonatos y/o silicatos de baja solubilidad. El agua se puede remover por ejemplo, en una prensa de filtro y otro aparato de filtración. El desagüe resulta en la formación de un residuo de pasta húmeda sólida en la Etapa 130. La pasta se seca y tritura en la Etapa 135. Esta etapa convierte la pasta en un polvo. La pasta se puede secar en un horno a 110°C por ejemplo. El polvo puede ser triturado en un mortero y brazo de mortero, por ejemplo. En producción a gran escala, la pasta sólida seca puede ser triturada a un polvo en un mezclador con cuchillas o por ejemplo, en un molino de martillo seco. El polvo de IBA triturado, es homogéneamente mezclado con el SAM en la Etapa 140. Si el SAM está ya en la forma de un polvo que tiene una distribución de tamaño de partícula adecuado, el SAM puede ser directamente mezclado con IBA molida en la Etapa 140. Si el SEM es vidrio de desecho, residuo de corte de granito, esquisto, pizarra, FBA o tiene una distribución más grueso, puede ser molido en seco antes de mezclar con el IBA molido. Aproximadamente 95% hasta 5% de SAM por peso seco, puede ser agregado al IBA. Más preferiblemente, se agregan desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 30% de SAM por peso seco. Más preferiblemente, se agregan desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 50% de SAM por peso seco. Más preferiblemente, se agrega aproximadamente 60% de SAM. El material orgánico, tal como un residuo orgánico, puede ser agregado también en la Etapa 140, si se desea, para incrementar la porosidad en el agregado sinterizado 20. Hasta aproximadamente 30% del material orgánico en peso seco de la mezcla de material IBA/SAM/orgánico, pueden ser agregados. Un aglutinante plástico puede opcionalmente, ser agregado en la Etapa 140 (si el SAM no es arcilla) , para mejorar el enlace físico de las partículas individuales durante la formación de pelotillas y mejorar la integridad de la pelotilla. El aglutinante plástico puede comprender arcilla, por ejemplo. Como se discute anteriormente, un aglutinante plástico es un material aglutinante con un índice de plasticidad elevado. Un índice de plasticidad de al menos 10, se prefiere. El aglutinante de arcilla puede comprender desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 20%, en peso seco de la mezcla de IBA/SAM/arcilla . En tal caso, la IBA puede comprender desde aproximadamente 5% hasta 75% en peso seco de la mezcla y el SAM puede comprender desde aproximadamente 90% hasta aproximadamente 5% de BDWM. Preferiblemente, la IBA comprende desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% de BDWM, la SAM comprende desde aproximadamente 60% hasta aproximadamente 10% de BDWM, y el aglutinante de arcilla comprende desde aproximadamente 10% hasta aproximadamente 20% de BDWM. Más preferiblemente, la IBA comprende desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 50% de BDWM, la SAM comprende desde aproximadamente 60% hasta aproximadamente 35% de BDWM, y el aglutinante de arcilla comprende desde aproximadamente 10% hasta aproximadamente 15% de BDWM. En una composición preferida, la IBA comprende aproximadamente 40% de BDWM, la SAM comprende aproximadamente 50% de BDWM, y el aglutinante de arcilla comprende aproximadamente 10% de BDWM. Agregar una cantidad de arcilla en este intervalo no afectará apreciablemente el comportamiento de la mezcla durante el piroprocesamiento. La cantidad actual de arcilla agregada puede depender de la cantidad de IBA o vidrio de residuo usado. Por ejemplo, para mezclas que comprenden altas concentraciones de IBA o vidrio de residuo, entonces, la cantidad de aglutinante de arcilla usada es preferiblemente en el extremo superior de los intervalos. Se usa preferiblemente, menos aglutinante de arcilla en mezclas que comprenden SAM, tal como pizarra o ceniza de fondo del horno finamente triturado. La bentonita y/o caolín pueden ser usados como aglutinantes de arcilla, por ejemplo. Puesto que la cantidad de calcio es bentonita y el caolín es similar a otros SAM descritos en este documento, la cantidad de SAM puede ser reducida por aproximadamente la cantidad de aglutinante de arcilla agregada. Por ejemplo, si se agregan 10% de aglutinante de arcilla por peso seco de la mezcla, entonces, la cantidad de SAM puede ser reducida por aproximadamente 10%. La IBA puede ser reducida también, si se desea, pero esto podría afectar el comportamiento de la mezcla durante el piroprocesamiento. Se agrega agua a la mezcla, para lograr una consistencia similar a la arcilla, lo cual facilita la aglomeración, lo cual se discute en la Etapa 145 abajo. La cantidad de agua a ser agregada, está relacionada con las características de absorción de agua de las partículas de SAM, las cuales son dependientes del tipo de SAM, la cantidad de SAM en la mezcla, y el tamaño de partícula del SAM. Por ejemplo, si el SAM es bentonita y la proporción de IBA a SAM es aproximadamente 60% de IBA a aproximadamente 40% de SAM, se ha encontrado que la cantidad de agua requerida es aproximadamente 27% en peso del peso seco total de la mezcla de IBA/arcilla. Si la proporción es IBA/arcilla al 40%/60%, se ha encontrado que se debe agregar aproximadamente 30% del peso seco total de la mezcla de IBA/arcilla. Si la proporción es IBA/arcilla al 20%/80%, entonces la cantidad de agua requerida es aproximadamente 32% del peso seco total de la mezcla de IBA/arcilla. El efluente removido de la suspensión molida en la Etapa 125 puede ser usado aquí. Se requiere menos agua si el SAM en la mezcla es vidrio de desecho o residuo de cortes de granito, por ejemplo, como se discute en los ejemplos abajo. Si se usa aglutinante de arcilla, se puede necesitar también, menos agua. La mezcla resultante es aglomerada en la Etapa 150. La aglomeración es una técnica de alargamiento de tamaño de partícula en la cual, partículas finas, pequeñas, tales como polvillos o polvo, son recolectadas en masas más grandes tales como pelotillas. Preferiblemente, la mezcla es aglomerada por formación de pelotillas, en donde las partículas finas dispersas en ya sea gas o líquido, son alargadas por oscilación, sin otras resistencias de compactación externas. Un tambor o disco de rotación de formación de pelotillas, puede por ejemplo, ser usado. La resistencia de las pelotillas resultantes depende de las propiedades de las partículas, la cantidad de humedad en el medio, y los parámetros de procesos mecánicos, tales como la velocidad de rotación y ángulo de inclinación del tambor de rotación, como se conoce en la técnica. Un ejemplo del uso de un tambor de rotación, se describe en los ejemplos posteriores. Las pelotillas resultantes son casi esféricas o ligeramente angulares y varían en color desde marrón ligero a oscuro, dependiendo del contenido de carbón y hierro en las mezclas y puede variar en tamaño desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 400 mm, por ejemplo. Como se discute anteriormente, la Figura 2 es un ejemplo de una pelotilla 10. También se puede usar extrusión en lugar de la formación de pelotillas. La extrusión resulta en un material similar a ladrillo que puede ser quebrado en partículas más pequeñas después del endurecimiento. Alternativamente, la compactación puede ser usada para producir aglomerados cilindricos, tales como tabletas u otras formas. La mezcla de aglomerados, es opcionalmente revestida en la superficie y después secada en la Etapa 155. Las pelotillas pueden ser revestidas con un material orgánico que no se fusionará en la temperatura de piroprocesamiento. El material inorgánico puede comprender bajos costos en ignición ("LOI") de PFA, arcilla, esquisto, pizarra o residuos de corte de granito en la forma de un polvillo, por ejemplo. Cubrir la superficie de pelotilla con una capa delgada de material no viscoso, resulta en la formación de una película en la superficie de la pelotilla que disminuye el agrupamiento de las pelotillas, mejora la resistencia de la pelotilla y crea una película externa densa delgada 26 en el agregado 20, como se muestra por ejemplo, en la Figura 3. La cantidad de material inorgánico usada puede ser pequeña. Las pelotillas pueden ser revestidas salpicando el polvillo en ellas o rodando las pelotillas por ejemplo, en el polvillo. El secado puede tomar lugar a aproximadamente 110°C en un horno, por ejemplo. El secado es preferiblemente proporcionado debido a que sinterizar las pelotillas húmedas en un horno puede resultar en fisuración y explosión de las pelotillas debido a cambios rápidos de temperatura. Si se agrega un aglutinante de arcilla a la mezcla como se discute anteriormente, el revestimiento no es necesario para mejorar la integridad de la pelotilla o proporcionar un revestimiento, puesto que la arcilla proporciona enlace interno mejorad. El revestimiento es todavía sin embargo, una opción. Las pelotillas revestidas y secadas son piroprocesadas en la Etapa 160. El piroprocesamiento puede tomar lugar a una temperatura desde aproximadamente 1,000°C hasta aproximadamente 1,300°C, por ejemplo, dependiendo de la composición de la mezcla y las propiedades deseadas del agregado, como se discute en más detalle abajo. El piroprocesamiento puede ser por sinterización, la cual toma lugar a temperaturas por debajo de la temperatura de densificación o vitrificación máxima, lo cual toma lugar a y arriba de la temperatura de densificación máxima. El piroprocesamiento preferiblemente toma lugar en un horno rotatorio. La sinterización resulta en resistencia y densidad incrementados de partículas anteriormente holgadamente unidas, a través de la formación de enlaces interpartícula, como se discute anteriormente. La vitrificación resulta en aún resistencias superiores a la temperatura de densificación máxima. Conforme la vitrificación progresa a temperaturas superiores, sin embargo, la densidad y resistencia disminuyen debido a la dilatación del material, como se discute anteriormente. Las pelotillas piroprocesadas pueden ser apagadas en agua, en la Etapa 165. El apagado enfría las pelotillas deteniendo la fusión. Si se apaga, el agregado resultante 20 tendrá una matriz más amorfa 24 que cuando se enfría en aire, el cual permite la recristalización. Se sabe en la técnica, que el apagado involucra el endurecimiento, dureza y resistencia al desgaste de los agregados piroprocesados. El agua puede estar a temperatura ambiente (aproximadamente 30°C) , por ejemplo. Después del piroprocesamiento y apagado, si se proporcionan, los agregados pueden ser quebrados y graduados en tamaños diferentes en la Etapa 170. Debido a que el encogimiento de pelotilla durante el piroprocesamiento, si las pelotillas varían en tamaño desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 40 mm, los agregados piroprocesados pueden variar en tamaño desde aproximadamente 2 mm hasta aproximadamente 30 mm, por ejemplo. El tamaño apropiado que varía para los agregados graduados puede ser de aproximadamente 4 mm hasta aproximadamente 8 mm, el cual puede ser usado en aplicaciones de filtración, y aproximadamente 12 mm hasta aproximadamente 19 mm, el cual puede ser usado en concreto. Los agregados más pequeños (bajos hasta aproximadamente 2 mm) , pueden también ser usados como agregados finos en concreto, por ejemplo. Como un resultado de piroprocesamiento de conformidad con modalidades de la invención, los agregados son químicamente inertes contra la mayoría de sustancias bajo condiciones ambientales normales. La Figura 6 es un ejemplo de una pluralidad de agregados sinterizados que comprenden IBA al 40% y bentonita al 60%, piroprocesada a aproximadamente 1,090°C, de conformidad con modalidades de la invención. La Figura 7 es otro ejemplo de un proceso 200 para elaborar agregados de conformidad con una modalidad de la invención, en la cual el SAM y material opcionalmente orgánico, son mezclados con el IBA puro, de manera que ambos materiales son sometidos a molido en húmedo juntos.
Las mezclas molidas por lo tanto, tienen distribuciones de tamaños de partículas más finas que los polvos molidos producidos por los procesos mostrados en la Figura 5, en donde el SAM es introducido al IBA después que el IBA ha sido molido. En la Etapa 205, la IBA, el SAM y opcionalmente el material orgánico, son agregados a un barril para molienda. Los materiales son molidos en húmedo, en la Etapa 210. Las Etapas 215-235 de la Figura 7, corresponden a las Etapas 115-135 de la Figura 5, mientras las Etapas 240-265 de la Figura 7, corresponden a las Etapas 145-170 de la Figura 5. Un aglutinante de arcilla puede opcionalmente ser agregado en la Etapa 205 o en la Etapa 240 (si el SAM no es una arcilla) . Preferiblemente, el aglutinante de arcilla es agregado a los polvos molidos en la Etapa 240. Si se usa molido en seco en lugar del molido húmedo en las Etapas 110 y 210 de las Figuras 5 y 7, respectivamente, entonces el desagüe no es necesario en las Etapas 125 y 250, respectivamente. El polvo de IBA producido por molido en seco, puede ser tamizado a través de un tamiz de 100 micrones y la fracción resultante puede ser secada en horno. La fracción seca puede entonces ser procesada de conformidad con las Etapas 145-170 de la Figura 5 ó Etapas 240-254 de la Figura 7. Se han realizado los siguientes experimentos: EJEMPLOS En este ejemplo, se elaboraron los agregados piroprocesados comprimiendo IBA y vidrio de desecho ("WG") . Antes de la recepción para procesamiento en agregados, la IBA es típicamente seleccionada para separar objetos grandes o materiales como hebras. Se removieron materiales ferrosos por electromagnetismo y los metales no ferrosos se removieron por separadores de corriente inducida, por ejemplo. Los materiales restantes son fraccionados en tamaños, los cuales pueden ser usados para diferentes propósitos. La fracción menor de aproximadamente 8 mm se usó en estos Ejemplos. Una fracción mayor también puede ser usada después de la trituración. Se muestran en la tabla A abajo, los análisis químicos promedios (óxidos principales) de la IBA y WG usados en este experimento. El WG en este estudio se hace a partir de vidrio sódico calcico, el cual cuenta con aproximadamente 90 por ciento del vidrio producido en los Estados Unidos. Consiste principalmente de óxidos de silicio, sodio y calcio con otros componentes menores, tales como óxidos de aluminio y magnesio. La composición de vidrio, provoca que el material a densidad por fase líquida, se sinterice a temperaturas inferiores, que otros vidrios actualmente usados para producir cerámicas, por lo tanto, reduciendo los costos de producción de energía. Las fases cristalinas principales en IBA son cuarzo (Si02), calcita (CaC03) y cantidades menores de hematita (Fe203) , mientras el vidrio de desecho es un material típicamente amorfo .
TABLA A: ANÁLISIS QUÍMICO DE IBA Y VIDRIOS DE DESECHO Constituyente Pe so (%) IBA Vidrio de desecho Si02 41.91 71.7 A1203 11.09 2.1 Fe203 5.83 0.3 CaO 19.99 9.4 MgO 1.57 2.8 Na20 1.80 12.1 K20 1.11 0.9 Ti02 1.31 0.1 La IBA y WG se procesaron como se describe anteriormente con respecto a la Fig. 5 y en más detalle, abajo. En este ejemplo, se agregó WG al polvo de IBA molida húmeda antes de la formación de pelotillas . Las muestras de 1 kg de IBA se molieron en húmedo a una proporción agua a sólidos de 2 en un molino de polipropileno de 5 litros girando a aproximadamente 50 rpm, usando medio molido de alúmina de alta densidad por aproximadamente 8 horas. El molino es un Modelo No. 21589 de Pascal Engineering Co., Ltd. El medio triturado es 4.536 kg de esferas de alúmina de alta densidad 19.05 mml (3/4 de pulgada) . Las suspensiones molidas se pasaron a través de tamices de 3.35 mm, 1.70 mm, 355 micrones y 150 micrones para remover partículas gruesas indeseables para sinterización. Estas partículas gruesas pueden incluir WG, que puede ser molido y después mezclado con el polvo de IBA molida húmeda. Las distribuciones de tamaño de partícula de las suspensiones molidas se analizaron usando un analizador de difracción láser. Los datos de distribución de tamaño de partícula indican una reducción de tamaño de partícula sustancial como se recibe por IBA por molida en húmedo y WG por molido en seco. Noventa y cinco por ciento del volumen (valor dg5) de IBA como se recibió, comprende partículas más finas de 759 micrones. Esto disminuye a un d95 de 23 micrones después del molido. El valor d0 correspondiente para IBA como se recibió, es de 30 micrones, los cuales son reducidos a 6 micrones después del molido. Se ha encontrado que los agregados sinterizados resultantes tienen alta densidad y firmeza, y absorción menor que los agregados elaborados de mezclas molidas por periodos de tiempo cortos y por lo tanto, tienen distribuciones más gruesas. La fracción menor de 355 micrones se desaguó por filtración a presión en un recipiente de extracción de acero inoxidable, usando papel filtro Whatman GF/C, formando pastas de filtro. Las pastas de filtro se secaron en horno durante la noche a 110°C y se trituraron con un mortero y brazo de mortero para producir un polvo homogéneo, fino. El WG usado se obtuvo en parte de vidrio de botellas y ventana, separado de IBA cruda. Este WG se lavó y se secó en un horno durante la noche a 110°C. El WG después se quebró en una mandíbula de quebrado y se separó para reducir el tamaño de partícula entre 2 mm hasta 6 mm, y después de trituró a un noventa y cinco por ciento del volumen (dg5) que tiene un tamaño de partícula menor de 710 micrones en un molino Tema de carburo de tungsteno, disponible de Gy-Ro, Glen Crestón Ltd., Brownfields, Inglaterra para el uso de anillos vibradores. Nuevamente se molió por 4 minutos adicionales para adicionalmente reducir la distribución de tamaño de partícula. Esta fracción de WG fino se usó en este Ejemplo. El valor d50 del WG quebrado, comprende de partículas de 197.6 micrones, el cual se reduce a 19.8 micrones después de 4 minutos de molido en seco. Además, también se usó el WG de la suspensión molida húmeda de IBA, separada por un tamiz de 355 micrones. Esta fracción también se trituró en el molino en seco Tema por 4 minutos, y se combinó con la primera fracción. Se agregó WG triturado al polvo IBA producido por molido en húmedo en proporciones seleccionadas de 100%/0%, 40%/60%, 60%/40% y 0%/100% (IBA/WG) . Las mezclas en polvo trituradas de IBA y WG se mezclaron con agua (hasta aproximadamente 35% del peso total en seco de la mezcla resultante) en un mezclador de lote y después se alimentó a un formador de pelotilla de tambor giratorio, que tiene un diámetro de 40 cm y 1 metro de longitud giratoria en aproximadamente 17 rpm a un ángulo de 30° a la horizontal. Las pelotillas "verdes" resultantes son generalmente esféricas o ligeramente angulares. Tienen un promedio de aproximadamente 4 mm hasta aproximadamente 11.2 mm en diámetro. Las pelotillas menores de 4 mm se regresan al tambor para formar pelotillas nuevamente. Las pelotillas mayores de 11.2 mm se rompen en pelotillas más pequeñas manualmente y también se regresan al formador de pelotillas . Las pelotillas se revisten con ceniza de combustible pulverizado polvo de combustión de carbón ("PFA") salpicando el polvo en estas. Las pelotillas después se secaron a aproximadamente 110°C y se alimentaron a un horno rotatorio que tiene un diámetro interno de 77 mm por 1,500 mm de longitud, en el cual la zona calentada es de 900 mm de longitud. El horno después se mostró por funcionar a temperaturas entre 1,080°C y 1,220°C para las mezclas IBA/WG diferentes. Las pelotillas recorrieron y giraron a lo largo de un tubo del horno rotatorio a una velocidad de aproximadamente 2.8 rpm por aproximadamente 10 minutos hasta aproximadamente 12 minutos. En este ejemplo, el horno es un horno rotatorio que produce calor por electricidad proporcionado por Carbolite Hope Valley, Inglaterra, Modelo No. GTF R195. Las pelotillas piroprocesadas se descargaron del horno y se dejaron enfriar a temperatura ambiente. Se notó que las temperaturas contra las curvas de densidad (tal como se muestra en la Fig. 1) pueden variar en cada horno. Por ejemplo, las curvas que corresponden a proporciones particulares de IBA y WG u otro SAM pueden tener una temperatura de para densidad máxima, ligeramente inferior o superior que aquella usada en el horno específico identificado anteriormente. El cambio de curva puede ser atribuido a un número de factores relacionados a la eficiencia operacional del horno particular, tal como la estabilidad del perfil de temperatura, pérdida de energía, etc. Puede ser por lo tanto necesario, preparar varias muestras en un horno particular a ser usado, para identificar el intervalo de temperatura en el cual los agregados pueden tener las características deseadas.
Resultados Las Tablas B-D, abajo, resumen las propiedades físicas y mecánicas de agregados formados por el proceso del Ejemplo 1. Se nota que los agregados muestran cambios sustanciales en sus propiedades físicas con concentraciones incrementadas de WG en las mezclas IBA/WG. La Tabla B, abajo, resume los resultados de prueba para agregados que comprenden diferentes proporciones de IBA y WG, piroprocesados en diferentes intervalos de temperatura (incremento de 10 grados centígrados) . Los datos son un promedio de 7 valores para la IBA al 100% y un promedio de 2 valores para todas las muestras que contienen WG. Los datos se trazan en la gráfica de la Fig. 8. Se calculó la densidad seca relativa de agregados piroprocesados usando el método de Arquímedes y se determino la absorción de agua a partir del incremento en peso de muestras "secas de la superficie" después de ser sumergidas por 24 horas. Como se discutió anteriormente, incrementar la cantidad de WG en las mezclas, resulta en un intervalo de temperatura amplio, entre el reblandecimiento inicial, densificación máxima y fusión completa o casi completa de las muestras, debido a la modificación de la composición química y mineralogía de IBA con cantidades incrementadas de WG . También se observó que la densificación máxima ocurre a altas temperaturas con incremento de WG en mezclas de IBA, debido a las concentraciones incrementadas del sílice presentes en la mezcla resultante. Por ejemplo, 100% de IBA tiene una temperatura de densificación máxima de aproximadamente 1,100°C. Una mezcla de 40% IBA/40% WG tiene una temperatura de densificación máxima de de aproximadamente 1,120°C, y una de 40% IBA/60% WG tiene una temperatura de densificación máxima de aproximadamente 1,150°C. Sin embargo, se a encontrado que la incorporación de WG en IBA no es efectiva como con otros materiales silicoaluminosos, para ampliar el intervalo de temperatura, sobre la cual se sinterizan las muestras. Por ejemplo, mientras el 100% de IBA se sinteriza para formar un agregado ligero de aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 1.8 g/cm3 sobre un intervalo de temperatura de aproximadamente 1,070°C hasta aproximadamente 1,080°C (10 grados centígrados), y 40% IBA/60% WG se sinterizan sobre una temperatura de 1,080°C hasta aproximadamente 1,110°C (30 grados centígrados) para formar un agregado en el intervalo de densidad, una mezcla de 40% IBA/60% bentonita se sinteriza sobre un intervalo de 50 grados centígrados para formar un agregado ligero, como se discutió anteriormente. Otro SAMs, tal como esquisto, proporciona similar amplitud de intervalo de temperatura como bentonita. Se creé que esto es debido a la presencia de concentración alta de óxidos de sodio y calcio presentes en el WG, el cual actúa como fluidificante. También se creé que los fluidificantes y el vidrio fundido producen una fusión viscosa baja, que produce un producto más denso, de baja porosidad que con el otro SAMs. Como es aparente de la Fig. 8 y Tabla B abajo, la temperatura puede ser usada para determinar la densidad de otras características del producto piroprocesado, para una combinación dada de IBA y WG. Por ejemplo, en una mezcla 40%/60% de IBA/WG, sinterizada a 1,080°C, proporcionará un LWA con una densidad de aproximadamente 1.5 g/cm3. Piroprocesando la misma mezcla a 1,150°C, proporcionará un agregado de peso normal con una densidad de aproximadamente 2.6 g/cm3. La tabla B también muestra el efecto de adición de WG en las capacidades de absorción de agua de los agregados diferentes. Los agregados de peso ligero, los cuales se producen a temperaturas menores que la temperatura de densificación máxima, típicamente tienen alguna porosidad. Como la densificación máxima es aproximada, el tamaño y número de poros gradualmente disminuye a cero, conforme los poros se rellenan con el material fundido. Los agregados que contienen grandes cantidades de IBA, exhiben una reducción rápida en absorción de agua con temperatura, mientras grandes agregados de WG muestran una reducción de absorción de agua más gradual con temperatura. El 100% de pelotillas WG tienen sustancialmente menos agua de absorción que todas las otras mezclas en todas las temperaturas examinadas, debido a los vidrio de fusión que presentan los poros producidos por volatilización.
TABLA B. PROPIEDADES FÍSICAS DE AGREGADOS IBA/WG La tabla C, abajo, resume valores de agregados quebrados ("ACVs") (%) para mezclas seleccionadas de IBA y WG, a temperaturas de piroprocesamiento específicas. Las ACV se proporcionan a tres diferentes temperaturas para proporciones diferentes de IBA a WG. ACV es inversamente proporcional a la resistencia del agregado. Las temperaturas seleccionadas son aquellas que causan diferentes características del producto y microestructuras diferentes, por comparación. A temperaturas inferiores en cada serie, se produce un agregado ligero sinterizado ("LWA"), de conformidad con una modalidad preferida de la invención. En las temperaturas medias, se produce un agregado de peso normal bien sinterizado o vitrificado, con cantidades pequeñas de poros residuales, de conformidad con una modalidad de la invención. A temperaturas mayores, se produce LWA vitrificado, también de conformidad con una modalidad de la invención. Los ACV son menores y las resistencias de los agregados son menores a la temperatura de densificación máxima (temperatura media) . Por debajo que la temperatura, las densidades son inferiores, los ACV son mayores, y las resistencias individuales o volumen del agregado son inferiores. Por debajo de la temperatura (media). Los ACV empiezan a disminuir como disminuye la densidad y resistencia de agregado, debido al incremento de fusión de la muestra. Las resistencias de agregado muestran la misma tendencia de densidades de agregados con temperaturas incrementadas, incrementando a un valor máximo y después disminuyendo, como se espera. Los LWA que comprenden IBA y WG en proporciones variadas de conformidad con modalidades de la invención, también tienen ACV menores y resistencias mayores que LYTAG, las cuales tienen un ACV de aproximadamente 34%, como se notó abajo.
TABLA C: VALOR DE QUEBRADO DEL AGREGADO (%) Proporción Temp ACV Temp ACV Temp ACV 100/0 1080 18.7 1100 9.3 1110 13.9 60/40 1090 16.9 1120 6.9 1170 14.3 40/60 1100 162 1150 6.6 1190 12.9 0/100 1100 15.2 1200 5.9 1220 11.2 En base al efecto de temperatura de piroprocesamiento y adición WG en las propiedades de los agregados piroprocesados , mostrado en la Fig . 8 y Tablas B y C , se prefiere una mezcla 40% / 60% IBA/WG, sinteri zada a un intervalo de temperatura de 1 , 080 °C hasta 1 , 190 °C , la cual tiene densidades de aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 2.6 g/cm3. Tales agregados pueden ser usados en un intervalo de aplicaciones, que incluyen como agregados en concreto. El comportamiento de esta mezcla durante la sinterización y otro piroprocesamiento y las propiedades finales de las LWA resultantes, pueden por lo tanto ser más fácilmente controladas, que en un agregado que comprende 100% de IBA. La absorción de agua reducida de los agregados de esta combinación es debido al vidrio fundido, el cual rellena los poros, que incluyen poros de superficie del agregado. La tabla D, abajo, resume ciertas propiedades físicas (densidades relativamente secas y absorción de agua de la Tabla B, y densidades de volumen) y propiedades mecánicas (ACV de la Tabla C) de agregados que comprenden 40%/60% IBA/WG en las tres temperaturas seleccionadas. Las propiedades correspondientes de agregados LYTAG (PFA sinterizado) y OPTIROC (arcilla expandida) comercialmente disponibles, también se dan en la tabla D. Las propiedades de pelotilla individual son valores promedio de 20 mediciones y las propiedades de pelotilla de volumen son promedios de 2 mediciones.
TABLA D: PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE AGREGADOS IBA/WG *Nota: La densidad relativa es gravedad específica (secado en horno OD) Una comparación de las propiedades de LYTAG y los agregados que comprenden 40%/60% IBA/WG sinterizados a 1,080°C (referido como LWA-1) o sinterizados a 1,100°C (referido como LWA-2), muestra que la LWA-1 tiene densidad seca relativa comparable y densidades de agregado de volumen (densidad relativa alrededor de 1.5 g/cm3, densidad de pérdida de volumen entre 0.8 y 0.9 g/cm3) . La LWA-2 sinterizada tiene densidad de volumen y relativa, ligeramente superior que el LWA-1 y LYTAG. Ambos agregados sinterizados mostraron ACV significantemente menor que el LYTAG, que indica que pueden resistir mayor estrés como un volumen cuando se cargan en compresión. El OPTIROC tiene muy baja densidad, relativamente baja absorción de agua, y muy baja resistencia. Esto se puede esperar puesto que el OPTIROC tiene una microestructura apanalada de volumen mayor de porosidad esférica aislada.
Para demostrar la viabilidad del LWA-1 y LWA-2 en concreto, se diseño una mezcla de concreto y se probó para concreto fresco y endurecido. La mezcla de este ejemplo se muestra en la Tabla E, la cual muestras las proporciones de constituyentes individuales del concreto, que incluyen LYTAG, OPTIROC y LWA-1 y LWA-2, en base a condiciones secas de los agregados. Las mezclas se variaron para que LYTAG y LWA-1 y LWA-2, puedan lograr capacidad de trabajo similar como se mide por la prueba de asentamiento. El asentamiento es ligeramente mayor para OPTIROC. Puesto que los agregados están en un estado secado por aire en el tiempo de moldeo, las diferencias en las proporciones agua/cemento total son debido a diferencias en la absorción de agua de los agregados. La proporción agua/cemento total incrementada para los agregados con absorción de agua, se incrementa.
TABLA E: PROPORCIONES DE MEZCLA DE CONCRETO PARA LA LWA-2 Y LWA-2 La consistencia deseada y compactación subsecuente de concreto es fácilmente lograda con todos los tres agregados. La densidad del concreto endurecido se midió para todos los agregados y se resume en la Tabla F. Se determinaron las resistencias de compresión promedio de concreto endurecido elaboradas con el comercial y LWA-1 y LWA-2 al tiempo de 7 , 14 y 28 días y se proporcionan en la Tabla F, abajo.
TABLA F: PROPIEDADES DE CONCRETO FRESCO Y ENDURECIDO DE LYTAG, OPTIROC, LWA-1 Y LWA-2 Es aparente que el concreto del LWA-1 sinterizado de la invención, logra las resistencias comprensivas comparables al concreto correspondiente elaborado de LYTAG. Sin embargo, nuevas búsquedas han reportados resistencias de compresión significantemente inferiores del concreto elaborado con LYTAG en todos los tiempos. (Véase por ejemplo, Patente Estadounidense No. 2003/0047114A1 emitida el 13 de Marzo de 2003, de Kayali, et al.) LWA-2 logró resistencias de compresión mayores en todos los tiempos, debido a densidades de agregados mayores, resistencias y absorción de agua inferior. La resistencia de compresión del concreto de LWA-1 sinterizado a 7, 14 y 28 días fue 47.3 MPa, 52.5 MPa y 58.6 MPa, el cual se clasifica como concreto de mayor resistencia. Se obtuvieron resistencias de compresión comparables para concretos elaborados con LYTAG. Las resistencias muy bajas del concreto elaborado con agregados de peso ligero de OPTIROC son atribuidas a las resistencias muy bajas, densidades bajas y porosidades altas de los agregados. El concreto elaborado con LWA-2 tiene una resistencia de compresión tan alta como 64.2 MPa a 28 días, la cual es mayor que todos los agregados examinados en todos los tiempos .
EJEMPLO 2 En este ejemplo, se hacen los agregados piroprocesados que comprenden IBA y residuos de cortes de granito ("GSR") . Los análisis químicos promedio (óxidos principales) de IBA y GSR usados en estos experimentos se muestran en la Tabla G, abajo. La composición de IBA usada en el Ejemplo 2 es la mismo como la usado en el Ejemplo 1.
Se usó aquí el mismo equipamiento usado en el Ejemplo 1. La IBA se procesó antes de la recepción, como se discutió anteriormente .
TABLA G: ANÁLISIS QUÍMICO DE IBA & GSR Constituyente Peso ( ) IBA Granito Si02 41.91 65.17 A1203 11.09 14.75 Fe203 5.83 6.28 CaO 19.99 2.61 MgO 1.57 0.32 a20 1.80 2.02 ?2o 1.11 4.22 T?O, 1.31 0.15 Se sometieron IBA y GRS a procesamiento descrito anteriormente y se muestran en la Fig. 7. Se tamizó GRS a través de un tamiz 150 micrones y se usó la fracción resultante. Se agregó GRS a la IBA para que ambos materiales se sometieran juntos a molienda en húmedo. Las muestras de 1 kg de IBA y GRS en proporciones seleccionadas de 100%/0%, 80%/20%, 60%/40% y 40%/60% se molieron en húmedo como se describió en detalle en el Ejemplo 1, anterior. Las suspensiones molidas se tamizaron y la fracción de menos de 355 micrones se filtró para remover el agua libre. La pasta húmeda sólida producida, se secó a 110°C y el polvo se trituró. Los polvos se mezclaron con agua (hasta 35% del peso total seco de la mezcla resultante) en un mezclador de lote hasta que la consistencia de la mezcla permitió formar pelotillas. La mezcla se alimentó a un tambor revolvedor y las pelotillas se colectaron al extremo del tambor se tamizaron a través de tamices 4 mm y 12.7 mm. Las pelotillas se revistieron con PFA (por salpicadura) , y después se secaron en un horno a aproximadamente 110°C, durante la noche. Las pelotillas verdes resultantes después se sinterizaron en un horno rotatorio a temperaturas entre 1,060°C y 1,240°C, por aproximadamente 10 minutos hasta aproximadamente 12 minutos.
Resultados Las tablas H-I, abajo, resumen las propiedades físicas y mecánicas de agregados formados por el proceso descrito anteriormente. La densidad en seco relativa y absorción de agua de pelotillas sinterizadas, se determinaron como se describe en el Ejemplo 1. En este ejemplo, se calculó la resistencia de compresión cargando agregados individuales a la fractura entre dos placas paralelas. Se muestra el análisis de estrés cuando una esfera es probada en esta manera en dos puntos diametralmente opuestos, la resistencia de compresión s de la esfera se da por la ecuación: p*d2 en donde LACS = Resistencia de Quebrado del Agregado Individual, d = diámetro de esfera (mm) y P = carga de fractura (N) . Se calcularon los valores medios de la resistencia de compresión de pruebas completadas en al menos 12 agregados preparados a cada temperatura. Se aplicó la carga por un dispositivo de prueba de compresión hasta la fractura de agregados. Un indicador mecánico en el dispositivo da una lectura indicativa de la carga que causa la fractura. La carga puede ser calculada de la lectura por las ecuaciones siguientes: Carga (lbs) = 550.95 X (Lectura) 1620.7; Carga (kg) = Carga (lbs) 12 .205. Tabla H, abajo, resume los resultados de prueba para agregados que comprenden proporciones diferentes de IBA y GSR piroprocesados a temperaturas diferentes. Los datos se trazaron en la gráfica de Fig. 9. La tabla H también resume resultados de propiedades mecánicas, Resistencias de Quebrado Agregados ("LACS") para mezclas específicas de IBA y GRS, a una temperatura específica. Como anteriormente, incrementar la concentración GSR en las mezclas, resulta en un intervalo de temperatura amplio entre el ablandamiento inicial, densificación máxima y fusión completa o casi completa de las muestras, debido a la modificación de la composición química y mineralogía de IBA con GSR.
TABLA H: PROPIEDADES FÍSICAS DE AGREGADOS IBA/GSR Las absorciones de agua de los agregados a partir de mezclas de altas concentraciones de IBA disminuyen rápidamente con temperaturas incrementadas, mientras los agregados de las mezclas con grandes cantidades de GSR, muestran una reducción de absorción de agua más gradual con temperatura. Las IACS muestran tendencias similares a las densidades, como se espera, incrementando la temperatura de densificación máxima e incrementando las mayores temperaturas. El incremento de resistencia de agregados con temperatura incrementada es rápido para agregados de mezclas al 100% de IBA y llega a ser más gradual con cantidades incrementadas de GSR. En base a los resultados obtenidos en el efecto de temperatura de piroprocesamiento y adición de GSR en las propiedades de los agregados, una mezcla IBA/GSR preferida para agregados que se pueden usar en un intervalo de aplicaciones, incluyendo agregados de peso ligero en concreto, es el 40%/60% IBA/GSR. Agregados producidos a partir de mezclas de IBA que contienen grandes cantidades de GSR sinterizado/densificado sobre el intervalo de temperatura más amplia que la IBA sola, para que el comportamiento durante el piroprocesamiento y las propiedades finales de los agregados, pueden por lo tanto ser más fácilmente controlados. La mezcla 40%/60% IBA/GSR se sinteriza para formar un LWA con una densidad menor que 2.0 g/cm3 sobre un intervalo de temperatura de 1,070°C hasta 1,140°C (70 grados centígrados). Los agregados de peso ligero con las propiedades y características deseadas (porosidad, densidad, resistencia) pueden por lo tanto, ser más fácilmente elaborados. Como es aparente en la Fig. 9 y Tabla H, para dar una combinación de IBA y GSR, la temperatura de piroprocesamiento puede ser usada para producir un agregado con una densidad predeterminada y otras características. Por ejemplo, en una mezcla 40%/60% de IBA/GSR, piroprocesada a 1,070°C proporcionará una LWA con una densidad de aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 1.6 g/cm3, mientras el piroprocesamiento a aproximadamente 1,200°C proporcionará un agregado de peso normal con una densidad de aproximadamente 2.6 g/cm3. La tabla I resume la física (secado relativo y densidades de volumen, absorciones de agua) y mecánica (LACS) de agregados sinterizados de mezclas 40%/60% de IBA/GSR a cuatro temperaturas diferentes, junto con las propiedades correspondientes de los agregados LYTAG comercialmente disponibles. Las temperaturas seleccionadas son aquellas que causan características de producto diferentes y microestructuras diferente, por comparación. Las temperaturas bajas, producen una LWA de densidad baja, porosa, de conformidad con una modalidad preferida de la invención. La temperatura alta, produce un producto denso, bien sinterizado o vitrificado, no poroso.
TABLA I: PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE AGREGADOS IBS/GSR Una comparación de las propiedades de LYTAG y los agregados de mezcla 40%/60% de IBA/GSR piroprocesadas a 1,070°C (LWA-1) o sinterizadas a 1.090°C referida como LWA-2), muestra que LWA-1 tiene densidades comparables y resistencias de agregados para LYTAG, a pesar que tiene absorción de agua mayor. LWA-2 sinterizada tiene densidades y resistencias mayores que LWA-1 y LYTAG, aunque esta también tiene absorción de agua mayor que LYTAG.
EJEMPLO 3 En este ejemplo, se hacen agregados piroprocesados, que comprenden IBA y arcillas. Los análisis químicos promedio de las arcillas bentonita y caolín, esquistos y pizarra usados en estos experimentos, se muestran en la Tabla J, abajo. La composición de IBA usada en el Ejemplo 3, es la misma usada en los Ejemplos 1 y 2. El miso experimento usado en el Ejemplo 1, es el usado aquí.
TABLA J: ANÁLISIS QUÍMICO DE ARCILLAS, ESQUISTOS Y PIZARRA Se sometieron la bentonita, caolín, esquistos y pizarra a procesamiento como se describe en las Figs. 1 y 10-12, respectivamente, en más detalle en el Ejemplo 1. Las muestras de 1 kg de IBA se molieron en húmedo en proporciones de agua a sólidos de 2, por 8 horas, las suspensiones molidas se tamizaron y las fracciones menores de 355 micrones se filtraron para remover el agua libre.
La pasta húmeda sólida producida se secó a 110°C y se trituró a un polvo. La bentonita, caolín, esquisto y pizarra cada uno se agregó al polvo molido de IBA, en proporciones seleccionadas de 100%/0%, 80%20%, 60%/40% y 40%/60% (IBA/bentonita) . Los polvos se mezclaron con agua (hasta 40% en peso total seco de la mezcla resultante) en un mezclador el lote para formar una mezcla de material similar a arcilla para formación de pelotillas. Todos estos aditivos (arcillas, esquisto y pizarra) , tienen distribuciones de tamaño de partícula relativamente fina. Pueden por lo tanto, ser procesados con IBA, usando ambos métodos de procesamiento mostrados en las Figuras 5 y 7, en donde pueden ser agregados antes o después que la IBA ha sido molida en húmedo. El esquisto y pizarra usados son fácilmente triturados. Si no están triturados, pueden necesitar ser triturados antes del mezclado con IBA y pueden ser molidos en húmedo con la IBA. Las pelotillas verdes resultantes están en el intervalo de aproximadamente 4 mm hasta aproximadamente 11.2 mm. Las pelotillas que contienen bentonita, por ejemplo, se revistieron con polvo de bentonita y después se secaron a 110°C antes de ser alimentadas al horno rotatorio descrito en el Ejemplo 1. Las pelotillas se quemaros a temperaturas entre 1,080°C hasta 1,220°C por aproximadamente 10 hasta aproximadamente 12 minutos, antes de ser descargadas del horno y permitirlas enfriar a temperatura ambiente.
Resultados Las tablas K-M, resumen las propiedades físicas y mecánicas de los agregados piroprocesados, que comprenden IBA y bentonita, a diferentes temperaturas de piroprocesamiento. Se determinó la densidad seca relativa y absorción de agua de los agregados piroprocesados como se describe en el Ejemplo 1. Se determinó la Resistencia de Quebrado de Agregado Individual como se describe en el Ejemplo 2. La resistencia de compresión de agregados individuales también se definió como un índice de Masa de Resistencia de Agregados ("ASMI") como sigue: ASMI = — , m en donde P = carga de fractura (kg) y m = masa de pelotilla (kg) . Se calcularon valores medios de la resistencia de compresión a partir de pruebas completadas en al menos 12 agregados, preparados en cada temperatura de piroprocesamiento y proporción. La tabla K, abajo, resume los resultados de la prueba para agregados, que comprenden diferentes proporciones de IBA y bentonita, piroprocesadas a diferentes temperaturas. Los datos se trazaron en la gráfica de la Fig. 1. La tabla K resume las propiedades físicas (densidades en seco relativas, absorciones de agua) y propiedades mecánicas (IACS y ASMI). Como se discutió anteriormente, incrementando la concentración de arcilla en las mezclas, resultando en un intervalo de temperatura más amplia, entre la suavidad inicial, densificación máxima y fusión de las muestras, debido a la modificación de la composición química y mineralogía de IBA.
TABLA K: PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS IBA/BENTONITA Las absorciones de agua de agregados de mezclas de altas concentraciones de IBA disminuye rápidamente con temperaturas incrementadas, mientras los agregados de mezclas con grandes cantidades de arcilla, muestran una reducción de absorción de agua más gradual con la temperatura. La IACS y ASMI muestran tendencias similares a densidades, como se espera, incrementando la temperatura de densificación máxima y disminuyendo a temperaturas de aire mayores. El incremento en resistencia de agregados con temperaturas incrementadas es rápido para agregados de mezclas 100% de IBA y llega a ser más gradual conforme la cantidad de arcilla en las mezclas se incrementa. En base al efecto de temperatura y adición de arcilla en las propiedades de los agregados sinterizados mostrados en la Fig. 1 y Tabla K, se prefiere una mezcla 40%/60% IBA/bentonita, sinterizada a una temperatura en un intervalo amplio de aproximadamente 1,080°C hasta aproximadamente 1,140°C, la cual tiene densidades de aproximadamente 1.5 g/cm3 hasta aproximadamente 2.0 g/cm3. El comportamiento de esta mezcla durante la sinterización y las propiedades finales de las LWA sinterizadas resultantes, puede por lo tanto, ser más fácilmente controlado que 100% de IBA y otras combinaciones de IBA y bentonita, haciéndola más fácil de fabricar. Tales agregados pueden ser usados en un intervalo de aplicaciones, que incluyen como agregados de peso ligero en concreto. La tabla L resume ciertas propiedades físicas (densidades en seco relativas, absorciones de agua, de la tabla K) y propiedades mecánicas (IACS y ASMI de la Tabla K) de agregados que comprenden una mezcla 40%/60% de IBA/bentonita a tres temperaturas seleccionadas, junto con las propiedades correspondientes de agregados LYTAG, por comparación .
TABLA L: PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE AGREGADOS Para una combinación dada de IBA y arcilla, se puede usar temperatura para producir un agregado con una densidad predeterminada y otras características. Agregados de peso ligero que tienen propiedades comparables o superiores para LYTAG, pueden ser producidos de esta combinación, de conformidad con las propiedades de agregados requeridos . La tabla M, resumen el comportamiento de agregados producidos a partir de mezclas de IBA con bentonita y los otros aditivos, caolín, esquistos y pizarra. Se muestran los intervalos de temperatura sobre las cuales los agregados piroprocesados, la densidad correspondiente, absorción de agua e intervalos de ASMI, así como las temperaturas de densificación máxima para las proporciones diferentes de aditivos para IBA y los diferentes materiales aditivos. Las figs. 10-12 muestran la proporción entre la densidad (g/cm3) y temperatura (°C) para varias proporciones de caolín, esquistos y pizarra. Se a encontrado que tanto arcillas de bentonita como caolín, así como esquistos y pizarra, tienen efectos similares en modificación del comportamiento de IBA con piroprocesamiento, debido a sus bajas concentraciones de calcio. Sin embargo, se observaron temperaturas ligeramente mayores para la densificación de las pelotillas de las mezclas IBA/esquistos e IBA/pizarra, debido a las cantidades ligeramente mayores de sílice y alúmina presentes en ambos materiales.
TABLA M: CARACTERÍSTICAS DE AGREGADOS IBA/ADITIVOS En base a estos Ejemplos en mezclas piroprocesadas de vidrio de desecho, residuos de cortes de granito, arcillas, tales como bentonita y caolín, esquistos y pizarra, se creé que ceniza del fondo de horno ("FBA") , la cual es de la misma fuente como la ceniza de combustible pulverizado de incineradores MSW ("PFA"), puede también ser usada para formar agregados sinterizados y vitrificados, de peso normal y ligeros útiles en concreto y en otras aplicaciones. La FBA debe ser molida, preferiblemente por molida en húmedo con la IBA, para un tamaño de partícula apropiada. Preferiblemente, el 95% en volumen de las partículas de la mezcla molido de IBA y FBA es menor que aproximadamente 30 micrones. Un análisis químico de PFA se proporcionó en tablas N y O, con y análisis de IBA por comparación. El piroprocesamiento de IBA y PFA se discute en más detalle en la Solicitud No. 11/238,758, la cual se presentó el 28 de Septiembre de 2005 y se incorpora por referencia en este documento.
TABLA N: ANÁLISIS QUÍMICO DE IBA & PFA Coiistittiyeiite Peso ( ) IBA PFA SIOJ 41.91 52.32 Ab03 11.09 26.14 FejOs 5.83 8.61 CaO 19.99 1.87 MgO 1.57 1.62 Na20 1.80 1.43 K20 1.11 3.77 P:05 1.23 0.28 TiO, 1.31 1.11 MnO 0.11 0.07 Humedad 24 0 Perdida de Ignición (LOD 6.63 2.98 TABLA O: CONSTITUYENTES MENORES Y RASTROS EN IBA & PFA Constituyente mg/kg IBA PPA As 107 179 Ba 1033 1010 Cd 44 5 Cr 327 144 Cu 717 212 Ni 93 143 Pb 815 144 Sr 297 288 Zn 3000 174 Mientras en los ejemplos descritos anteriormente, se mezcló un material silicoaluminoso con la IBA para formar agregados, así como también se pueden mezclar varios de los materiales silicoaluminosos con la IBA para formar agregados . Las modalidades descritas en este son ejemplos de implementaciones de la invención. Se pueden hacer modificaciones a estos ejemplos sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, la cual se define por las reivindicaciones siguientes.

Claims (101)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiéndose descrito la presente se considera como novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. Un método para producir un agregado, caracterizado porque comprende: mezclar cenizas del fondo del incinerador ("IBA"), de un incinerador de residuos sólidos municipales y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA; aglomerar la mezcla para formar un aglomerado; y piroprocesar el aglomerado para formar un agregado .
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo material comprende uno o más de los siguientes: arcilla, esquisto, pizarra, residuos de minería, vidrio de desecho y cenizas del fondo del horno .
3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la arcilla comprende uno o más de los siguientes: bentonita y caolín.
4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el residuo de minería comprende residuos de cortes de granito.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: moler la IBA antes del mezclado.
6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque comprende: moler en húmedo la IBA.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: moler la mezcla de la IBA y el segundo material entes de la aglomeración.
8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende: moler en húmedo la mezcla.
9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: aglomerar la mezcla por formación de pelotillas.
10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: moler en húmedo la mezcla; remover el agua de la mezcla después del mezclado en húmedo; y usar al menos, algo del agua removida durante la formación de pelotillas .
11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: moler en húmedo la mezcla; remover agua de la mezcla después del molido en húmedo; apagar el aglomerado piroprocesado; y usar al menos, algo del agua removida durante el apagado .
12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: aglomerar la mezcla en un aglomerado que tiene un diámetro desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 40 mm.
13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: revestir el aglomerado con un polvo inorgánico.
14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el polvo inorgánico comprende uno o más de los siguientes: ceniza de combustible pulverizada a partir de combustión de carbono, arcilla, esquistos y pizarra.
15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: piroprocesar el aglomerado en un horno rotatorio.
16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agregado es un agregado de peso ligero.
17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el agregado es un agregado de peso normal.
18. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: piroprocesar el aglomerado para sinterizar el aglomerado.
19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: piroprocesar el aglomerado para vitrificar el aglomerado.
20. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: quebrar y graduar el agregado a un tamaño predeterminado .
21. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: mezclar la IBA y el segundo material con un material orgánico.
22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque comprende: mezclar la IBA y el segundo material con un material orgánico hasta aproximadamente 30% en peso seco de la mezcla de IBA y el segundo material.
23. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el material orgánico comprende residuo de carbono activado.
24. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: controlar las propiedades seleccionadas del agregado basadas, al menos en parte, en una proporción de la IBA al segundo material y la temperatura de piroprocesamiento .
25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque comprende: controlar la densidad del agregado basada, al menos en parte, en la proporción y la temperatura.
26. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque comprende: controlar la absorción de agua basada, al menos en parte, en la proporción y la temperatura.
27. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: mezclar un material orgánico con la mezcla de la IBA y el segundo material; y controlar las propiedades seleccionadas del agregado basados, al menos en parte, de una proporción del material orgánico en la mezcla.
28. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque comprende: controlar la densidad basada, al menos en parte, en la proporción del material orgánico en la mezcla.
29. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque comprende: controlar la absorción de agua basada, al menos en parte, en la proporción de material orgánico en la mezcla .
30. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: mezclar desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 95% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 95% hasta aproximadamente 5% del segundo material por peso seco de la mezcla.
31. El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende: mezclar desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 70% hasta aproximadamente 30% del segundo material por peso seco de la mezcla.
32. El método de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque comprende: mezclar desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 50% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 70% hasta aproximadamente 50% del segundo material por peso seco de la mezcla.
33. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: moler en húmedo la IBA; separar el vidrio de desecho de la IBA molida en húmedo; moler el vidrio de desecho; y mezclar el vidrio de desecho molido con la IBA molida en húmedo, en donde el vidrio de desecho molido comprende el segundo material.
34. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: mezclar un aglutinante plástico con la mezcla de IBA y el segundo material.
35. El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque comprende: mezclar un aglutinante de arcilla con la mezcla.
36. El método de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque: el aglutinante de arcilla comprende desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 20% del peso seco de la mezcla.
37. El método de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el aglutinante de arcilla comprende bentonita y/o caolín.
38. Un método para producir un agregado de peso ligero sinterizado, caracterizado porque comprende: preparar una mezcla que comprende cenizas del fondo del incinerador ("IBA") a partir de un incinerador de desechos sólidos municipales y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA; aglomerar la mezcla para formar un aglomerado; y sinterizar el aglomerado.
39. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el segundo material comprende uno o más de los siguientes: arcilla, esquistos, pizarra, desechos de minería, vidrios de desecho y cenizas del fondo del horno.
40. El método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la arcilla comprende uno o más de los siguientes: bentonita y caolín.
41. El método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque los desechos de minería comprenden residuos de corte de granito.
42. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque comprende: aglomerar la mezcla por formación de pelotillas;
43. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque comprende: aglomerar la mezcla en un aglomerado que tiene un diámetro desde aproximadamente 3 mm hasta aproximadamente 40 mm.
44. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque comprende: sinterizar el aglomerado para formar un agregado que tiene una densidad relativa de menos de aproximadamente 2.0 g/cm3.
45. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque el agregado de peso ligero tiene una absorción de agua de menos de aproximadamente 40% en peso seco.
46. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque comprende: sinterizar el aglomerado en un horno rotatorio.
47. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque comprende: mezclar una proporción predeterminada de IBA con el segundo material; y sinterizar el aglomerado a una temperatura basada, al menos en parte, en la proporción predeterminada para formar un agregado de peso ligero que tiene una densidad predeterminada.
48. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque comprende: mezclar desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 95% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 95% hasta aproximadamente 5% del segundo material por peso seco de la mezcla.
49. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque comprende: mezclar desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 70% hasta aproximadamente 30% del segundo material por peso seco de la mezcla.
50. El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque comprende: mezclar desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 50% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 70% hasta aproximadamente 50% del segundo material por peso seco de la mezcla.
51. El método de conformidad con la reivindicación 50, caracterizado porque comprende: mezclar aproximadamente 40% de IBA por peso seco de la mezcla con aproximadamente 60% del segundo material por peso seco de la mezcla.
52. El método de conformidad con la reivindicación 51, caracterizado porque comprende: piroprocesar la mezcla a una temperatura en un intervalo desde aproximadamente 1,050°C hasta aproximadamente 1,240°C.
53. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque además comprende: moler la IBA antes del mezclado.
54. El método de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque comprende: moler en húmedo la IBA.
55. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque además comprende: moler en húmedo la mezcla.
56. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque además comprende: revestir el aglomerado con un polvo inorgánico.
57. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque además comprende: quebrar y graduar el agregado a un tamaño predeterminado.
58. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque además comprende: mezclar la IBA y el segundo material con un material orgánico.
59. El método de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado porque el material orgánico comprende residuo de carbón activado.
60. El método de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque además comprende: preparar la mezcla que comprende IBA, el segundo material y un aglutinante plástico.
61. El método de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque el aglutinante plástico comprende arcilla.
62. Un agregado sinterizado de peso ligero caracterizado porque se forma por un proceso que comprende: mezclar cenizas del fondo del incinerador ("IBA") , de un incinerador de residuos sólidos municipales y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA, y un aglutinante de arcilla; aglomerar la mezcla para formar un aglomerado; y sinterizar el aglomerado.
63. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 62, caracterizado porque el proceso además comprende: moler la IBA antes del mezclado con el segundo material y el aglutinante de arcilla.
64. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 63, caracterizado porque el proceso además comprende: moler en húmedo la IBA.
65. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 62, caracterizado porque el proceso además comprende: moler la mezcla de la IBA, el segundo material y el aglutinante de arcilla.
66. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 65, caracterizado porque el proceso además comprende: moler en húmedo la mezcla.
67. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 62, caracterizado porque el proceso además comprende: sinterizar el aglomerado a una temperatura desde aproximadamente 1,000°C hasta aproximadamente 1,300°C.
68. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 62, caracterizado porque el proceso además comprende: mezclar la IBA y el segundo material con material orgánico.
69. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 68, caracterizado porque el material orgánico comprende desechos de carbono activado.
70. Un agregado sinterizado de peso ligero, caracterizado porque comprende: mezclar cenizas del fondo del incinerador ("IBA"), de un incinerador de residuos sólidos municipales y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA; en donde una mezcla de la IBA y el segundo material son sinterizados a una temperatura a partir del agregado de peso ligero sinterizado.
71. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque el segundo material comprende uno o más de los siguientes: arcilla, esquisto, pizarra, residuos de minería, vidrio de desecho y cenizas del fondo del horno.
72. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado porque la arcilla comprende uno o más de los siguientes: bentonita y caolín.
73. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado porque el residuo de minería comprende residuos de cortes de granito .
74. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque la IBA comprende desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 95% en peso seco de la mezcla; y el segundo material comprende desde aproximadamente 95% hasta aproximadamente 5% en peso seco de la mezcla.
75. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 74, caracterizado porque: la IBA comprende desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 70% en peso seco de la mezcla; y el segundo material comprende desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 30% en peso seco de la mezcla.
76. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 75, caracterizado porque: la IBA comprende desde aproximadamente 30% hasta aproximadamente 50% en peso seco de la mezcla; y el segundo material comprende desde aproximadamente 70% hasta aproximadamente 50% en peso seco de la mezcla.
77. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 76, caracterizado porque: la IBA comprende desde aproximadamente 40% en peso seco de la mezcla; y el segundo material comprende aproximadamente 60% en peso seco de la mezcla.
78. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque tiene una absorción de agua de menos de aproximadamente 40%.
79. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque: el agregado es químicamente inerte.
80. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque: el agregado tiene un diámetro desde aproximadamente 2 mm hasta aproximadamente 30 mm.
81. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque además comprende: un aglutinante plástico.
82. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 81, caracterizado porque el aglutinante plástico comprende arcilla.
83. El agregado sinterizado de peso ligero de conformidad con la reivindicación 82, caracterizado porque el aglutinante de arcilla comprende desde aproximadamente 5% hasta aproximadamente 20% en peso seco de la mezcla.
84. Un agregado, caracterizado porque comprende: mezclar cenizas del fondo del incinerador ("IBA"), de un incinerador de residuos sólidos municipales y un segundo material silicoaluminoso que tiene menos calcio que la IBA.
85. El agregado de conformidad con la reivindicación 84, caracterizado porque comprende: una pelotilla piroprocesada que comprende una mezcla de IBA y el segundo material.
86. El agregado de conformidad con la reivindicación 85, caracterizado porque: la pelotilla piroprocesada tiene un diámetro desde aproximadamente 2 mm hasta aproximadamente 30 mm.
87. El agregado de conformidad con la reivindicación 85, caracterizado porque la pelotilla piroprocesada es sinterizada.
88. El agregado de conformidad con la reivindicación 85, caracterizado porque la pelotilla piroprocesada es vitrificada.
89. El agregado de conformidad con la reivindicación 84, caracterizado porque el agregado es un agregado de peso normal .
90. El agregado de conformidad con la reivindicación 84, caracterizado porque el agregado es un agregado de peso ligero.
91. El agregado de conformidad con la reivindicación 84, caracterizado porque el segundo material comprende uno o más de los siguientes: arcilla, esquisto, pizarra, residuos de minería, vidrio de desecho y cenizas del fondo del horno.
92. El agregado de conformidad con la reivindicación 91, caracterizado porque la arcilla comprende uno o más de los siguientes: bentonita y caolín.
93. El agregado de conformidad con la reivindicación 91, caracterizado porque el residuo de minería comprende residuos de cortes de granito.
94. El agregado de conformidad con la reivindicación 84, caracterizado porque además comprende: un aglutinante plástico.
95. El agregado de conformidad con la reivindicación 94, caracterizado porque el aglutinante plástico comprende arcilla.
96. Un agregado caracterizado porque comprende: arcilla del fondo del incinerador ("IBA"), a partir de un incinerador de desechos sólidos municipales, y al menos uno de los siguientes: arcilla, esquistos o pizarra.
97. El agregado de conformidad con la reivindicación 96, caracterizado porque la arcilla comprende uno o más de los siguientes: bentonita y caolín.
98. Un agregado caracterizado porque comprende: cenizas del fondo del incinerador ("IBA") , a partir de incinerador de desechos sólidos municipales, residuos de minería y un aglutinante plástico.
99. El agregado de conformidad con la reivindicación 98, caracterizado porque: los desechos de minería comprenden residuos de cortes de granito.
100. Un agregado caracterizado porque comprende: cenizas del fondo del incinerador ("IBA"), a partir de incinerador de desechos sólidos municipales, residuos de minería y un aglutinante plástico.
101. Un agregado caracterizado porque comprende: cenizas del fondo del incinerador ("IBA") , a partir de incinerador de desechos sólidos municipales, cenizos del fondo del horno y un aglutinante plástico.
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